206

8.Обмен липидов

8.1.Общая характеристика. Переваривание жиров. ресинтез

липидов в кишечном эпителии

Липиды играют большую роль в энергетических процессах, структурных образованиях организма и выполняют ряд важнейших функций. Соединяясь с высокомолекулярными веществами (белками, углеводами) липиды образуют структуры (к примеру– мембраны), осуществляющие ряд важнейших функций. Сочетание ненасыщенных жирных кислот(линолевой, линоленовой, арахидоновой и, возможно, др.) выполняют роль витаминов (витамин F). Группа из 24 ненасыщенных жирных кислот, содержащих 20 атомов углерода в цикле или развернутой цепи выполняет функцию клеточных гормонов, получивших название простагландинов.

В питании человека жиры имеют преимущественно энергетическое значение (9,3 ккал на 1 г). Липиды могут образовывать в животном организме большой энергетический резерв.

Поступающие в организм с пищей липиды гидролизуются липазами же- лудочно-кишечного тракта, что и составляет процесс переваривания липидов в пищеварительном тракте. Очень активная липаза продуцируется поджелудочной железой. Она проявляет свое действие при слабо щелочных значениях рН, имеющих место при пищеварении в тонком кишечнике. В гидролизе жиров участвует и липаза, выделяемая тонким кишечником. Меньшее значение имеет желудочная липаза, действующая при слабо кислой реакции среды. Все эти липазы являются гидролазами.

Действие липаз возможно только после эмульгирования жиров. Желудочная липаза гидролизует лишь природно эмульгированные жиры молока. Гидролиз основного количества пищевых жиров происходит в тонком кишечнике.

Первичное эмульгирование жиров производится в полости кишечника под влиянием мелких пузырьков углекислого газа, обильно выделяющегося при нейтрализации соляной кислоты пищевой кашицы бикарбонатами поджелудочного сока. Способствуют эмульгированию жиров и соли жирных кислот (мыла), которые возникают в результате действия липаз . Однако основную роль в эмульгировании жиров пищи играет щёлочно реагирующие соли желчных кислот, выделяемых с желчью в просвет кишечника. Адсорбируясь на поверхности капелек жира, желчные кислоты, с одной стороны, образуют на них тончайшую пленку, препятствующую слиянию капелек жира в более крупные капли, а с другой стороны, резко уменьшают поверхностное натяжение на поверхности двух фаз – воды и жира, что способствует дроблению капель жира

8. Обмен липидов

207

на более мелкие капельки. Все это облегчает ферментативный гидролиз жира. Одновременно желчные кислоты активируют липазы.

Желчные кислоты можно рассматривать как производные холановой кислоты. К числу желчных кислот относятся: холевая (3,7,12-тригидрокси- холановая), дезоксихолевая (3,12-дигидроксихолановая), литохолевая (3-гидроксихолановая) и хенодезоксихолевая (3,7-дигидроксихолановая).

				CH	CH	OH	CH3
					3		CH3
				3
		CH		11 12 13	17	CH3
			3	14	15 16		COOH
2	1		9		COOH
		5	10	8
3	4		6	7	HO		OH

	холановая кислота	холевая кислота
		(3,7,12-тригидроксихолановая кислота)

В желчи человека содержатся, главным образом, натриевые соли парных желчных кислот: гликохолевой, гликодезоксихолевой, гликохенодезоксихолевой (2/3-4/5 всех желчных кислот), и таурохолевой, тауродезоксихолевой и таурохенодезоксихолевой (1/3-1/5 всех желчных кислот). Эти соединения состоят из соответствующей желчной кислоты и гликоколаили таурина, соединенных между собой пептидной связью.

	OH		CH3
		CH3			OH		CH3
	CH3		CO-NH-CH2-COOH			CH3
				CH3			CO-NH			SO3H
HO		OH								(CH2)2
	гликохолевая		кислота			OH
				HO

таурохолевая кислота

В результате воздействия на жиры желчных кислот в кишечнике образуется очень тонкая эмульсия, диаметр частиц которой может не превышать 0,5 мкм. Образование такой тонкой эмульсии способствует присутствие свободных жирных кислот и моноглицеридов. Столь тонко эмульгированные жиры в состоянии в довольно значительных количествах проходить без расщепления через стенку кишечника и попадать в лимфатическую систему. Однако большая часть эмульгированного жира всасывается после гидролитического расщепления панкреатической липазой на глицерин и высшие жирные кислоты.

Гидролиз является первой фазой обмена жиров(триацилглицеринов). Гидролиз триацилглицеринов (триглицеридов) идет ступенчато. Сначала под

208	8. Обмен липидов

действием липазы распадаются внешние сложноэфирные связи(α-эфирные связи).

H2C

O

CO R1

липаза

H2C

O

CO R1

липаза

CH2OH

+ H2O

+ H2O

+ R3

COOH

HC

O CO

R2 +

HC

O CO

R2

HC

O CO

R

2

O CO R3

жирная

CH2OH

H2C

CH OH

2

кислота

- моноацилглицерин

триацилглицерин

, -диацилглицерин

+R3 COOH + R1 COOH

β-моноглицериды (β-моноацилглицерины) всасываются стенкой кишечника и либо идут на ресинтез триглицеридов уже в кишечной стенке, либо распадаются далее под действием кишечной липазыили в эпителиальных клетках – под влиянием моноглицеридлипазы. Образующийся в результате гидролиза жиров глицерин и жирные кислоты с короткой углеродной цепью (менее 10 углеродных атомов) всасываются, поступают в кровь и переносятся током крови в печень.

Что касается жирных кислот с длинной углеродной цепью, то они трудно растворяются в воде и всасываются в виде мицелл, в которых жирные кислоты окружены гидрофильной оболочкой из желчных кислот и фосфолипидов.

Мицеллы поступает в эпителиальные клетки кишечных ворсинок и там расщепляются на жирные и желчные кислоты. Освободившиеся желчные кислоты либо вновь поступает непосредственно в просвет кишечника(как считают некоторые исследователи), либо попадают в просвет кишечника, пройдя более сложный путь: кровь – печень – желчный пузырь– секретируемая желчь. Постоянная циркуляция желчных кислот обеспечивает всасывание большого количества жира при сравнительно небольшой выработке печенью желчных кислот. У человека общий пул желчных кислот составляет примерно 2,8-3,5 г, при этом они совершают 5-6 оборотов в сутки.

В кишечном эпителии происходит частичный ресинтез жиров, специфичных для данного вида животного организма, из жирных кислот с длинной углеродной цепью и из β-моноацилглицеринов. Здесь же происходит включение жирных кислот в фосфатиды, т.е. синтез фосфолипидов, преимущественно в лецитин, которые можно рассматривать как транспортную форму жирных кислот.

Из эпителиальных клеток ресинтезированные фосфолипиды и жиры в форме мельчайших жировых капелек, окруженных белками (так называемые хиломикроны), попадают в лимфатические пространства, а оттуда в лимфатические сосуды. Именно хиломикроны вызывает молочное помутнение лимфы

8. Обмен липидов

209

и опалесценцию плазмы. По грудному лимфатическому протоку хиломикроны поступают в кровоток и транспортируются в печень и жировые депо. В крови триглицериды хиломикрон подвергаются гидролизу под влиянием липопротеидлипазы. В жировой ткани гидролиз триглицеридов хиломикронов происходит под влиянием липопротеидлипазы на поверхности эндотелия капилляров жировой ткани. Образующиеся жирные кислоты, связываясь альбуминами плазмы крови, затем транспортируются кровью в различные ткани(прежде всего в мышцы и сердце, где служат источником энергии). Часть жиров непосредственно всасывается в кровь, минуя лимфатическую систему и попадает в печень. Фактором, растворяющим и транспортирующим жиры, служат в крови α- и β-глобулины, а также альбумины, которые, связываясь с липидами, образует липопротеиды, синтез которых осуществляется в кишечном эпителии и печени. В дальнейшем, по мере энергетических запросов, жиры из жировых депо поступают в другие ткани, главным образом, в печень, где подвергаются окислительному расщепление до конечных продуктов обмена.

Переваривание и всасывание липоидов также происходит в тонкомки шечнике. Стериды ферментативно гидролизуются на стеролы(циклические спирты) и высшие жирные кислоты. Как и высшие жирные кислоты, стеролы,

вчастности, холестерол (холестерин), плохо растворятся в воде и всасываются

ввиде комплекса с желчными кислотами.

Фосфолипиды, например, лецитин, посредством ферментативного гидролиза расщепляется на глицерин, жирные кислоты, фосфорную кислоту и холин. Некоторые исследователи считают, что расщепление на компоненты

фосфатидов происходит под влиянием особых фосфолипаз А, А , С и Д, воз-

1 2

действующих каждая	на определенные связи: фосфолипаза А1 – на эфирную
связь в положении1	глицерофосфолипида, фосфолипаза А2 – на эфирную

связь в положении2 глицерофосфолипида; при этом могут образовываться токсичные лизофосфолипиды, накопление которых в кишечнике предотвра-

щается в случае одновременного действия обеих фосфолипаз А и А ; фосфо-

1 2

липаза С вызывает гидролиз связи между фосфорной кислотой и глицерином, а фосфолипаза Д расцепляет эфирную связь между азотистым основанием и фосфорной кислотой.

Образовавшиеся компоненты фосфатидов далее всасываются. Механизм всасывания глицерина и жирных кислот уже был рассмотрен выше. Фосфорная кислота всасывается кишечной стенкой главным образом в виде натриевых и калиевых солей. Не совсем ясно, в какой форме всасываются азотистые основания, в частности, холин. Липоиды, главным образом, фосфатиды, всасываясь, переходят не столько в лимфатические пути, сколько в кровеносные капилляры.

Как уже говорилось выше, в клетках кишечного эпителия из продуктов гидролиза пищевых липидов и частично доставляемых с током крови и синте-

210	8. Обмен липидов

зируемых на месте вновь ресинтезируются липиды, в значительной мере специфичные для данного вида животного. Механизм синтеза жира (нейтрального) и липоидов (лецитина) можно описать следующим образом. Прежде всего, глицерин фосфорилируется. Донором остатка фосфорной кислоты служит АТФ. Процесс катализируется соответствующей фосфотрансферазой(глицерокиназой):

H2C

OH

H2C

OH

OH + АТФ

глицерокиназа

+ АДФ

HC

HC

OH

OH

H2C

OH

H2C

O

P

O

глицерин

OH

- глицерофосфат

Высшие жирные кислоты вступают в ресинтез триацилглицеринов в активированной форме – в виде ацил-КоА, реакция катализируется ацилтрансферазой (глицерофосфатацилтрансферазой):

H2C

OH

глицерофосфат

ацилтрансфе- H C

O

CO R

HC

OH

OH + 2 R CO

S

KoA

раза

2

CO R + 2 HS KoA

HC

O

OH

H2C

O

P

O

O P

H2C

O

OH

OH

- глицерофосфат

фосфатидная кислота

При участии фосфатазы(фосфотидатфосфогидролазы) фосфатидная кислота гидролизуется с образованием диглицерида и фосфорной кислоты:

H2C

O

CO R

фосфатаза

H C

O

CO R

OH

CO R

+ Н2О

2

HC

O

HC

O

CO R

+ HO

P

O

OH

OH

H2C

O P

O

CH2OH

OH

диацилглицерин

фосфатидная кислота

Диглицерид (диацилглицерин) снова вступает в реакцию с ацил-КоА и образуется триглицерид (триацилглицерин). Реакция катализируется диглицеридтрансацилазой.

8. Обмен липидов

211

H2C

O

CO R

диглицерид- H2C

O

CO R

HC

O

CO R

+

трансацилаза

CO R + HS

KoA

R CO

S KoA

HC

O

CH2OH

H2C

O

CO R

диацилглицерин

триацилглицерин

Описанный путь ресинтеза триглицеридов получил название фосфатидного пути ресинтеза.

Для слизистой оболочки кишечника также характерен синтез триглицеридов из β-моноглицеридов при посредстве весьма активной моноглицеридтрансацилазы. Вначале образуется диглицерид, который далее превращается в триглицерид при каталитическомучастии диглицеридтрансацилазы. Моноглицеридный тип биосинтеза энергетически вдвое выгоднее фосфатидного пути.

CH2OH

моноглицерид- H2C

O

CO R

HC

O

CO R + R CO

S KoA

трансацилаза

HC

O

CO R

+ HS

KoA

CH2OH

CH2OH

-моноглицерид

При ресинтезе липоидов, в частности, фосфатидов (лецитина), все идет также вплоть до образования диглицеридов. Однако дальше в случае ресинтеза фосфатидов на свободную гидроксильную группу диглицерида присоединяется остаток фосфохолина, который переносится из состава цитидиндифосфохолина при участии фермента холинфосфотрансферазы.

CH2 CH+2 N

CH3

NH

O

CH3

2

N

CH3

H2C O CO R

OH

холинфосфотрансфераза

HC

O

CO R +

O

HO

P

O

P

O

CH2 O N

CH2OH

O

O

диглицерид

H H

H H

OH

OH

цитидиндифосфохолин

H2C

O

CO R

+ ЦМФ

HC

O

CO R

CH3

O CH CH +N

CH

O

P

CH

2

2

2

3

HO

O

CH3