Po absorpcii do črevného epitelu voľné mastné kyseliny a 2-monoglyceridy opäť tvoria triglyceridy a spolu s fosfolipidmi a cholesterolom sú zahrnuté do chylomikrónov. Chylomikróny sú transportované lymfatickým tokom cez hrudný kanál do hornej dutej žily, čím sa dostávajú do celkového krvného obehu.

Vo vnútri chylomikrónu triglyceridy hydrolyzovaný lipoproteínovou lipázou, čo vedie k uvoľňovaniu mastných kyselín na povrch krvných kapilár v tkanivách. To spôsobuje transport mastných kyselín do tkanív a následnú tvorbu chylomikrónových zvyškov ochudobnených o triglyceridy. Tieto zvyšky potom prijímajú estery cholesterolu z lipoproteínov s vysokou hustotou a častice sú rýchlo absorbované pečeňou. Tento transportný systém pre mastné kyseliny získané z potravy sa nazýva exogénny transportný systém.

Je tu tiež endogénny transportný systém, určený na intraorgánový transport mastných kyselín vytvorených v samotnom organizme. Lipidy sú transportované z pečene do periférnych tkanív a späť a sú tiež prenášané z tukových zásob do rôznych orgánov. Transport lipidov z pečene do periférnych tkanív zahŕňa spoločné pôsobenie VLDL, lipoproteínu so strednou hustotou (IDL), lipoproteínu s nízkou hustotou (LDL) a lipoproteínu s vysokou hustotou (HDL). Častice VLDL, podobne ako chylomikróny, pozostávajú z veľkého hydrofóbneho jadra tvoreného triglyceridmi a estermi cholesterolu a povrchovej lipidovej vrstvy pozostávajúcej hlavne z fosfolipidov a cholesterolu.

VLDL sú syntetizované v pečeni a ich hlavnou funkciou je ukladanie tuku v periférnych tkanivách. Akonáhle sa VLDL dostane do krvného obehu, je vystavený pôsobeniu lipoproteínovej lipázy, ktorá hydrolyzuje triglyceridy na voľné mastné kyseliny. Voľné mastné kyseliny odvodené od chylomikrónov alebo VLDL môžu byť použité ako zdroje energie, štrukturálne zložky fosfolipidových membrán alebo premenené späť na triglyceridy a ako také uložené. Chylomikrónové triglyceridy a VLDL sú tiež hydrolyzované pečeňovou lipázou.

Častice VLDL hydrolýzou triglyceridov sa premieňajú na hustejšie, menšie zvyšky bohaté na cholesterol a triglyceridy (LCR), ktoré sú z plazmy odstránené pečeňovými lipoproteínovými receptormi alebo môžu byť premenené na LDL. LDL je hlavným lipoproteínovým nosičom cholesterolu.

Návrat z periférnych tkanív do pečene sa často nazýva reverzný transport cholesterolu. Častice HDL sa podieľajú na tomto procese odoberaním cholesterolu z tkanív a iných lipoproteínov a jeho transportom do pečene na následné vylúčenie. Ďalším typom transportu, ktorý existuje medzi orgánmi, je prenos mastných kyselín z tukových zásob do orgánov na oxidáciu.

Mastné kyseliny, získané najmä v dôsledku hydrolýzy triglyceridov v tukovom tkanive, sa vylučujú do plazmy, kde sa spájajú s albumínom. Mastné kyseliny viazané na albumín sa koncentračným gradientom transportujú do tkanív s aktívnym metabolizmom, kde sa využívajú predovšetkým ako zdroje energie.

Za posledných 20 rokov len zopár výskumu boli venované problematike transportu lipidov v perinatálnom období (výsledky týchto štúdií nie sú prezentované v tejto publikácii). Potreba podrobnejšieho štúdia tohto problému je zrejmá.

Ako stavebné kamene sa používajú mastné kyseliny materiál ako súčasť lipidov bunkovej steny, ako zdroje energie a sú tiež uložené „v rezerve“ vo forme triglyceridov, hlavne v tukovom tkanive. Niektoré omega-6 a omega-3 LCPUFA sú prekurzormi bioaktívnych metabolitov používaných v bunkovej signalizácii, génovej regulácii a iných metabolicky aktívnych systémoch.

Otázka o úlohe LCPUFA ARA a DHA v procese rastu a vývoja dieťaťa boli jednou z najdôležitejších otázok vo výskume realizovanom v oblasti detskej výživy za posledné dve desaťročia.

Lipidy sú jednou z hlavných zložiek bunkových membrán. Významné množstvo výskumov v oblasti fyziológie lipidov sa zameralo na dve mastné kyseliny – ARA a DHA. ARA sa nachádza v bunkových membránach všetkých štruktúr ľudského tela; je prekurzorom eikozanoidov série 2, leukotriénov série 3 a ďalších metabolitov, ktoré sú zapojené do bunkových signalizačných systémov a procesu génovej regulácie. Výskum DHA často poukazuje na jej štrukturálne a funkčné úlohy v bunkových membránach.

Toto mastné kyseliny nachádza sa vo vysokých koncentráciách v sivej hmote mozgu, ako aj v tyčinkách a čapiciach sietnice. Štúdie o postupnom vyraďovaní omega-3 mastných kyselín u zvierat ukázali, že 22-uhlíkové omega-6 LCPUFA (napr. 22:5 n-6) môžu štrukturálne, ale nie funkčne, nahradiť 22:6 n-3. Pri neadekvátnych hladinách 22:6 n-3 v tkanivách sa zisťujú zrakové a kognitívne poruchy. Ukázalo sa, že zmena hladín 22:6 n-3 tkaniva ovplyvňuje funkciu neurotransmiterov, aktivitu iónových kanálov, signálne dráhy a génovú expresiu.

Späť na obsah sekcie "

Vlastnosti lipidov závisia od nasýtenia alkoholom a mastnými kyselinami. Väčšina lipidov má nasledujúce vlastnosti:

Lipidy sú nerozpustné vo vode a polárnych rozpúšťadlách, pretože neobsahujú polárne skupiny. Keď sa polárne skupiny objavia v molekule tuku, napríklad v mono- a diglyceridoch alebo fosfolipidoch, čiastočne interagujú s vodou.

VFA obsiahnuté v lipidoch ovplyvňujú teplotu topenia. S nárastom počtu dvojitých väzieb v IVFA klesá teplota topenia lipidov, preto sú všetky tuky obsahujúce iba nasýtené IVFA pri izbovej teplote tuhé a nenasýtené IVFA sú tekuté; čím viac nenasýtených mastných kyselín, tým nižšia je teplota topenia .

Po rozpustení v niektorých rozpúšťadlách môžu tuky emulgovať, t.j. rovnomerne rozložené v roztoku. Emulzie sú typom disperzného systému, ktorý pozostáva z dvoch nemiešateľných kvapalín, z ktorých jedna je rozptýlená vo forme kvapiek v hmote druhej (kvapôčky tuku v mlieku). Keď sa emulzia usadí, kvapaliny sa opäť oddelia. Aby sa častice nezlepili, pridávajú sa špeciálne látky - emulgátory. V ľudskom tele sa trávia iba emulgované tuky a hlavnými emulgátormi tuku sú žlčové kyseliny a bielkoviny. Molekuly emulgátora obsahujú hydrofilné a hydrofóbne skupiny. V emulzii má emulgátor hydrofilné skupiny smerujúce k vode a hydrofóbne skupiny smerujúce k tukovej vrstve. Častice, ktoré sa tvoria, sa nazývajú micely.

Olejový emulgátor -

Hydrofilno-hydrofóbna časť

Vodná kvapka tuku

Chemické vlastnosti lipidov závisia od kyselín a alkoholov, ktoré obsahujú, ak sú napríklad prítomné nenasýtené mastné kyseliny, lipidy môžu podliehať hydratácii, t.j. pridanie vodíka (používa sa pri výrobe margarínu).

4. 6. Jednotliví zástupcovia lipidov a ich význam pre organizmus.

Jednoduché lipidy.

Do tejto skupiny lipidov patria estery alkoholov (glycerol, olejový alkohol a cholesterol) a VFA.

Triacylglyceroly TAG alebo neutrálne tuky sú tvorené trojsýtnym alkoholom glycerolov a IVFA. Všeobecný vzorec možno prezentovať takto:

Н2С – О – С VZHK1

O glycerol vzhk2

NS – O – S

H2C – O – C

Kde R1, R2, R3 sú zvyšky vyšších mastných kyselín.

TAG sú hlavnými zložkami adipocytov tukového tkaniva, ktoré je zásobárňou neutrálnych tukov v ľudskom a zvieracom tele. V tkanivách a pri trávení TAG sa môžu vytvárať ich deriváty: diacylglyceridy (pozostávajúce z glycerolu a 2 VFA) a monoacylglyceridy (pozostávajúce z glycerolu a 1 VFA). Väčšina TAG obsahuje zvyšky kyseliny palmitovej, stearovej, olejovej a linolovej. Okrem toho sa zloženie TAG z rôznych tkanív toho istého organizmu môže výrazne líšiť. Takže podkožný tuk je bohatý na nasýtené mastné kyseliny a pečeňový tuk obsahuje viac nenasýtených mastných kyselín.

Vosky – estery vyšších jednosýtnych alebo dvojsýtnych alkoholov s dlhým reťazcom (počet atómov uhlíka od 16 do 22) a mastných kyselín s vysokou molekulovou hmotnosťou. Vosky môžu obsahovať malé množstvá sacharidov s počtom atómov uhlíka 21-35, voľné mastné kyseliny a alkoholy. Toto sú pevné látky. Plnia najmä ochranné funkcie: lanolín u ľudí chráni vlasy a pokožku pred pôsobením vody, vosk chráni listy a plody pred prenikaním vody a mikróbov, med je uložený pod vrstvou včelieho vosku, vosk sa nachádza v kapsulách tuberkulóznych bacilov.

Komplexné lipidy.

Komplexné lipidy zahŕňajú veľkú skupinu zlúčenín, do ktorých okrem alkoholov a tekutých mastných kyselín patria aj ďalšie látky: kyselina fosforečná a sírová, monosacharidy a ich deriváty, dusíkaté zásady atď.

Fosfolipidy (fosfatidy)- Ide o lipidy, ktoré obsahujú dusíkatú zásadu a kyselinu fosforečnú. Existujú glycerofosfolipidy a sfingofosfolipidy.

Glycerofosfolipidy (glycerofosfatidy) pozostávajú z glycerolu, nasýtenej a nenasýtenej mastnej kyseliny (naviazanej na dva uhlíky) a kyseliny fosforečnej a dusíkatej bázy (naviazanej na tretí uhlík). Dusíkaté zásady predstavujú cholín, serín a etanolamín.

Glycerol VZhK R – zvyšok kyseliny fosforečnej

Fosfatidylcholín (lecitín) a fosfatidyletanolamín (kefalín) sú hlavnými lipidovými zložkami väčšiny biologických membrán.

Sfingofosfolipidy obsahujú namiesto glycerolu dvojsýtny nenasýtený alkohol sfingozín.

HFA HFA – vyššie mastné kyseliny

Sfingozín VZhK R – zvyšok kyseliny fosforečnej

P – O – A A – dusíkatá zásada

Reprezentantom tejto skupiny je sfingomyelín, ktorý pozostáva zo sfyegozínu, zvyšku mastnej kyseliny, zvyšku kyseliny fosforečnej a cholínu. Sfingomyelín sa nachádza v membránach rastlinných a živočíšnych buniek. Nervové tkanivo, najmä mozog, je naň obzvlášť bohaté, pretože sfingomyelín sa nachádza v myelínových obaloch nervov.

Vlastnosti fosfolipidov:

Fosfolipidy sú amfifilné, t.j. schopný rozpúšťať sa vo vode aj v nepolárnych rozpúšťadlách. Ich molekula je konštruovaná tak, že má hydrofilnú časť (glycerol, kyselinu fosforečnú a dusíkatú zásadu) a hydrofóbnu časť (HFA).

Vďaka svojej štruktúre budú pri zmiešaní vody a oleja umiestnené tak, že ich hydrofóbna časť bude smerovať k oleju a hydrofilná časť k vode. V tomto prípade sa vytvorí bimolekulárna vrstva. To je základ pre účasť fosfolipidov na stavbe biologických membrán. Za určitých podmienok môžu vytvárať micely alebo lipozómy – uzavretú lipidovú dvojvrstvu, vo vnútri ktorej je súčasťou vodného prostredia. Táto vlastnosť sa používa v kozmeteológii a klinikách.

Fosfolipidy majú náboj. Pri pH 7,0 teda ich fosfátová skupina nesie negatívny náboj. Skupiny obsahujúce dusík cholín a etanolamín pri pH 7,0 nesú kladný náboj. Pri pH 7,0 budú teda glycerofosfatidy obsahujúce tieto dusíkaté skupiny bipolárne a budú mať neutrálny náboj. Serín má jednu amino a jednu karboxy skupinu, takže fosfotidylserín nesie čistý záporný náboj.

Úloha fosfolipidov v ľudskom tele:

Podieľať sa na tvorbe bunkových membrán (fosfolipidová dvojvrstva).

Ovplyvňujú funkcie membrán - selektívna permeabilita, realizácia vonkajších vplyvov na bunku.

Tvoria hydrofilný obal lipoproteínov, podporujúci transport hydrofóbnych lipidov.

Podieľať sa na aktivácii protrombínu, biosyntéze bielkovín atď.

Glykolipidy- Ide o sfingolipidy, ktoré neobsahujú kyselinu fosforečnú a dusíkatú zásadu, ale obsahujú sacharidy. Podľa zloženia sa delia na: 1. Cerebrozidy – pozostávajú zo sfingozínu, IVH a D-galaktózy.

Sfingozín IVH

galaktóza

Gangliozidy (mukopolysacharidy) - sfyegozín, IVH, D-glukóza, D-galaktóza a kyselina sialová (kyselina N-acetylneuramínová alebo N-acetylglukózamín).

Sfingozín IVH

Glukóza Galaktóza Kyselina sialová

Úloha glykolipidov v tele:

Sú súčasťou bunkových membrán, najmä v mozgovom tkanive a nervových vláknach. V bielej hmote prevládajú cerebrozidy, v sivej hmote gangliozidy.

Gangliozidy sú schopné obnoviť elektrickú excitabilitu mozgu a neutralizovať bakteriálne toxíny (tetanus a záškrt).

Sulfolipidy alebo sulfatidy sú glykolipidy obsahujúce zvyšok kyseliny sírovej. Od cerebrazidov sa líšia tým, že namiesto galaktózy obsahujú zvyšok kyseliny sírovej.

Sfingozín IVH

Kyselina sírová

Ich hlavnou úlohou v tele je, že sú súčasťou myelínových obalov nervov.

Lipoproteíny- komplex lipidov s bielkovinami, cez ktorý môžu byť lipidy transportované do celého tela. Štruktúrou sú to guľovité častice, ktorých vonkajší obal tvoria bielkoviny, fosfolipidy a cholesterol (čo im umožňuje pohyb krvou) a vnútornú časť tvoria lipidy a ich deriváty. V závislosti od pomeru bielkovín a lipidov sa rozlišujú tieto typy lipoproteínov:

Chylomikróny sú najväčšie lipoproteíny. Obsahuje 98-99% lipidov a 1-2% bielkovín. Tvoria sa v bunkách črevnej sliznice a zabezpečujú transport lipidov z čreva do lymfy a následne do krvi. Chylomikróny sú štiepené enzýmom lipoproteín lipáza. Krv obsahujúca veľké množstvo chylomikrónov sa nazýva chylózna.

Lipoproteíny s veľmi nízkou hustotou VLDL (beta lipoproteíny) – 7 – 10 % bielkovín, 90 – 93 % lipidov. Sú syntetizované v pečeni a obsahujú 56 % TAG a 15 % cholesterolu z celkových lipidov. Hlavným účelom je transport TAG z pečene do krvi.

Lipoproteíny s nízkou hustotou LDL (beta lipoproteíny) - množstvo bielkovín je 9-20%, lipidov 91-80%. Medzi lipidmi dominuje cholesterol a TAG (až 40 %). Vznikajú v krvnom obehu z VLDL pôsobením lipoproteínovej lipázy. Ich hlavným účelom je transport cholesterolu do buniek orgánov a tkanív. Bunky sú zničené v lyzozómoch.

Lipoproteíny s vysokou hustotou HDL (alfa lipoproteíny) - proteín 35-50%, lipidy 65-50%. Lipidy sú zastúpené cholesterolom a fosfolipidmi. Sú to najmenšie lipoproteíny. Tvoria sa v pečeni v „nezrelej forme“ a obsahujú iba fosfolipidy, potom vstupujú do buniek tkaniva a „berú“ z bunky cholesterol. V „zrelej“ forme vstupujú do pečene, kde sú zničené. Hlavným účelom je odstrániť prebytočný cholesterol z povrchu buniek.

Vyššie alkoholy.

Medzi vyššie alkoholy patrí cholesterol a v tukoch rozpustné vitamíny A, D, E. Cholesterol je cyklický alkohol obsahujúci 2 benzénové kruhy a jeden cyklopentánový kruh a obsahuje 27 atómov uhlíka. Je to kryštalická biela, opticky aktívna látka, ktorá sa topí pri 150 C. Je nerozpustná vo vode, ale ľahko sa extrahuje z buniek chloroformom, éterom, benzénom alebo horúcim alkoholom. Pri IVH môže vytvárať estery - steridy.

Úloha cholesterolu v ľudskom tele:

Je prekurzorom mnohých biologicky dôležitých zlúčenín: steroidných hormónov (pohlavné hormóny, glukokortikoidy, mineralokortikoidy), žlčových kyselín, vitamínu D.

Časť bunkových membrán a lipoproteínov.

Zvyšuje odolnosť červených krviniek voči hemolýze.

Slúži ako druh izolátora pre nervové bunky.

Zabezpečuje vedenie nervových vzruchov.

Vyššie sacharidy.

Medzi vyššie sacharidy patria deriváty päťuhlíkového sacharidu izoprén – terpény. Terpény obsahujúce 2 izoprénové molekuly sa nazývajú monoterpény a tri molekuly sa nazývajú sekviterpény.

Terpény sa v rastlinách nachádzajú vo veľkých množstvách, dodávajú svoju charakteristickú vôňu a slúžia ako hlavná zložka vonných amsel získavaných z rastlín. Terpény zahŕňajú aj karotenoidy (prekurzory vitamínu A) a prírodný kaučuk.

Tuky sú hydrofóbne, preto existujú špeciálne mechanizmy na ich transport v krvi. Voľné (neesterifikované) mastné kyseliny sú transportované krvou vo forme komplexov s albumínom. Cholesterol, jeho estery, triacylglyceroly a fosfolipidy sú transportované ako súčasť lipoproteínov.

Lipoproteíny sú molekulárne komplexy pozostávajúce z lipidov a proteínov.

Ryža. 10.2. Lipoproteínová štruktúra

Existuje niekoľko tried lipoproteínov (LP), ale všetky majú spoločné nasledujúce znaky: 1) povrchová vrstva lipoproteínov pozostáva z fosfolipidov, voľného cholesterolu a proteínov; 2) každý lipoproteín obsahuje špeciálnu sadu povrchových proteínov - apolipoproteíny (apo), ktoré sú označené písmenami latinskej abecedy (A, B, C); 3) jadro (jadro) lipoproteínu pozostáva z hydrofóbnych triacylglycerolov a esterov cholesterolu (obr. 10.2).

Apolipoproteíny vykonávajú nasledujúce funkcie: 1) sú štrukturálnymi zložkami lipoproteínov; 2) podieľať sa na rozpoznávaní a interakcii s membránovými receptormi; 3) aktivovať enzýmy metabolizmu lipoproteínov.

Lipoproteíny sú rozdelené do 4 hlavných tried v závislosti od ich hustoty (stanovenej ultracentrifugáciou) a elektroforetickej mobility (tabuľka 10.1).

Tabuľka 10.1.

Klasifikácia lipoproteínov separačnou metódou

Hlavné parametre a zloženie lipoproteínov sú uvedené v tabuľke. 10.2.

Chylomikróny(ХМ) – najväčšie častice. ChM sú syntetizované v črevnej sliznici a podieľajú sa na exogénny transport lipidov z potravy do rôznych tkanív. Hlavným lipidom je triacylglyceroly.

VLDL syntetizované v pečeni. Hlavným lipidom je triacylglyceroly. Hlavná funkcia - transport endogénnych lipidov z pečene do periférnych tkanív.

LDL sa tvorí v krvnom obehu od VLDL. Obsahovať veľa cholesterolu(hlavný transportér cholesterolu), ktorý je transportovaný do periférnych tkanív.

HDL tvorené v pečeni, obsahujú veľa fosfolipidov a bielkovín; u týchto liečiv prevládajú zložky obalu nad jadrom.

Tabuľka 10.2

Lipoproteínové zloženie

TG – triacylglyceroly, PL – fosfolipidy. CS – cholesterol

Existuje exogénny (transport lipidov z potravy) a endogénny (transport lipidov syntetizovaných v tele) transport.

Exogénny transport. Produkty trávenia lipidov sa vstrebávajú do buniek črevnej sliznice ako súčasť miciel. Mastné kyseliny s počtom atómov uhlíka<12 всасываются в кровь и по воротной вене транспортируются в печень. Длинноцепочечные жирные кислоты (С >12) v črevných bunkách sa reesterifikujú na triacylglyceroly, ktoré svojím zložením pripomínajú tuky z potravy. Výsledné triacylglyceroly tvoria spolu s fosfolipidmi, cholesterolom a proteínmi (2 %) chylomikróny. Chylomikróny obsahujú apoproteín B48 a apoA.

Ryža. 10.3. Exogénny transport lipidov (podľa Murray R. a kol., 2004)

Chylomikróny vstupujú do lymfy. V krvi sa nachádzajú s časticami HDL obsahujúcimi apoE a apoC. Chylomikróny darujú apoA časticiam HDL a na oplátku získavajú apoE a apoC. Jeden z apolipoproteínov skupiny C, apoCII, slúži ako aktivátor enzýmu lipoproteínová lipáza (LPL). Tento enzým je syntetizovaný a vylučovaný tukovým a svalovým tkanivom a bunkami mliečnych žliaz. Vylučovaný enzým sa viaže na plazmatickú membránu endotelových buniek kapilár tkanív, kde bol syntetizovaný. ApoCII, ktorý sa nachádza na povrchu XM, aktivuje LPL. Hydrolyzuje triacylglyceroly v chemickom zložení na glycerol a mastné kyseliny. Tieto mastné kyseliny buď vstupujú do buniek tukového a svalového tkaniva, alebo sa kombinujú s plazmatickým albumínom. V dôsledku pôsobenia LPL sa chylomikróny prudko zmenšujú a nazývajú sa zvyšky (zvyšok). Zvyšky CM sú zachytávané pečeňou cez receptorovú dráhu (obr. 10.3).

Endogénny transport. V pečeňových bunkách sa resyntetizujú triacylglyceroly a fosfolipidy, ktoré sú charakteristické pre tento organizmus. Sú zahrnuté vo VLDL. VLDL zahŕňa apoB100 a apoC. Toto je hlavná transportná forma triacylglycerolov. Ďalšia trieda lipoproteínov produkovaných v pečeni, HDL, zahŕňa cholesterol, fosfolipidy a apoA. Tieto častice sú ploché a nazývajú sa vznikajúce HDL. (V ich jadre nie sú žiadne hydrofóbne molekuly). Tieto HDL hrajú hlavnú úlohu pri reverznom transporte cholesterolu z buniek periférneho tkaniva do pečene.

V kapilárach tukového a svalového tkaniva apoCII VLDL aktivuje LPL, ktorá katalyzuje hydrolýzu triacylglycerolov VLDL a premieňa ich na ILDL (lipoproteíny strednej hustoty). DILI pod vplyvom cirkulujúcej pečeňovej triacylglycerollipázy syntetizovanej v pečeni stráca ďalšiu časť triacylglycerolov a mení sa na LDL. Hlavným lipidom LDL sa stáva cholesterol, ktorý je transportovaný ako súčasť LDL do buniek všetkých tkanív. Následne sa LDL tvorí priamo v cievnom riečisku (obr. 10.4).

Ryža. 10.4. Endogénny transport lipidov (podľa Murray R. a kol., 2004)

Takže v dôsledku exogénneho a endogénneho transportu sa mastné kyseliny a glycerol uvoľňujú v kapilárach tukového a svalového tkaniva. Mastné kyseliny sa viažu na albumín a sú transportované do konzumných tkanív.

FEDERÁLNA ŠTÁTNA VZDELÁVACIA INŠTITÚCIA VYSOKÉHO ODBORNÉHO VZDELÁVANIA „MOSKVA ŠTÁTNA AKADÉMIA VETERINÁRNEHO LEKÁRSTVA A BIOTECHNOLÓGIE POMENOVANÁ PO K. I. SKRYABINOVI“

__________________________________________________________________

METABOLIZMUS LIPIDOV A JEHO PORUCHY V TELÁCH ZVIERAT

prednáška

Odporúčané vzdelávacou a metodickou komisiou Fakulty veterinárneho lekárstva Moskovskej štátnej akadémie veterinárnej medicíny a biológie pomenovanej po. pre študentov v odbore 111201 - Veterinárne lekárstvo

Moskva 2009

MDT 636: 612.015

Docent katedry patologickej fyziológie pomenovaný po. V. M. Koropová, kandidátka biologických vied Metabolizmus lipidov a jeho poruchy u zvierat: Prednáška. – M.: FGOU VPO MGAVMiB, 2009, 19 s.

Predkladá materiál o základných mechanizmoch metabolizmu lipidov u zvierat a niektorých ich poruchách.

Určené pre študentov Fakulty veterinárskeho lekárstva.

Recenzenti: , doktor biologických vied, profesor; , Doktor biologických vied, profesor.

Schválené výchovno-metodickou komisiou LFUK (zápisnica z 9. apríla 2009).

Použité skratky ……………………………………… 4

1. Význam lipidov v organizme……………………………….………. 5

2. Trávenie a vstrebávanie lipidov, ich poruchy…………6

3. Transport lipidov v tele………………………………………7

4. Hyperlipémia……………………………………………………… …..9

5. Neurohumorálna regulácia lipostatu………………………..9

6. Porušenie lipostatu……………………………………………………….11

7. Ketóza a steatóza pečene……………………………………………….12

8. Úloha peroxidácie lipidov pri poškodení buniek...15

9. Eikosanoidy…………………………………………………………………16

10. Ateroskleróza……………………………………………………………… 17

Bibliografia……………………………………………………… …18

Použité skratky.

ACoA – acetyl koenzým A

BAS – biologicky aktívne látky

SMC – bunky hladkého svalstva

VFA - prchavé mastné kyseliny

LP - lipoproteíny

LPL – lipoproteínová lipáza

LDL – lipoproteíny s nízkou hustotou

VLDL – lipoproteíny s veľmi nízkou hustotou

DILI – Lipoproteíny strednej hustoty

LPO – peroxidácia lipidov

FFA – voľné mastné kyseliny

TAG – triacylglyceridy (tuky)

FLIP – fosfolipidy

HM – chylomikróny

CN - cholesterol

Cyklus TCA - cyklus trikarboxylových kyselín

EC - estery cholesterolu

Lipidy– skupina hydrofóbnych látok rozpustných v organických rozpúšťadlách (éter, benzén, acetón), konštruovaná za účasti alkoholov a mastných kyselín.

1, Význam lipidov v organizme

TO jednoduché lipidy zahŕňajú mastné kyseliny a acylglyceridy (napríklad neutrálne tuky - triacylglyceridy), steroidy (cholesterol a jeho estery s mastnými kyselinami, žlčové kyseliny, kalciferoly), vosky (lanolín, spermacet).

Komplexné lipidy okrem alkoholov a mastných kyselín obsahujú zvyšky zlúčenín iných tried - kyselina fosforečná, dusíkaté zásady, sacharidy. Komplexné lipidy zahŕňajú fosfolipidy, sfingolipidy atď.

Triacylglyceridy (TAG) sa nachádzajú hlavne v podkožnom tukovom tkanive, ktoré vykonávajú funkciu rezervnej energie, tepelnej izolácie a tlmenia nárazov. Tukový vankúšik okolo obličiek, srdca a očnej gule tiež zohráva dôležitú úlohu pri tlmení nárazov. Pri oxidácii TAG sa uvoľňuje nielen najväčšie množstvo energie, ale aj vody, ktorá je dôležitá pre získavanie endogénnej vlhkosti živočíchmi na suchých miestach a púšťach (ťavy, pieskomily a pod.). Na energetické potreby čiastočne kostrové svalstvo a myokard využíva najmä mastné kyseliny, mozog využíva glukózu, ale dokáže využiť aj ketolátky.

Fosfolipidy a cholesterol vykonávajú membránotvornú funkciu. Regulačné funkcie vykonávajú deriváty cholesterolu - steroidné hormóny kôry nadobličiek a pohlavných žliaz. Nervové tkanivo obsahuje lipidy až do 50% sušiny, hlavne fosfolipidy (FLIP) a sfingolipidy.

Nutričný nedostatok lipidov je nebezpečný predovšetkým pre nedostatok polynenasýtených mastných kyselín. Kyselina linolová a linolénová sa v ľudskom tele nesyntetizuje, preto sa nazývajú esenciálne alebo esenciálne. Spolu s inými polyénovými kyselinami boli označené ako vitamín F (z anglického fat - tuk), hoci ich potreba je niekoľko gramov denne a nespadajú pod kritériá pravých vitamínov. Pri pokusoch na potkanoch s nedostatkom vitamínu F sa zaznamenalo spomalenie rastu, dermatitída a plešatosť s príznakmi hyperkeratózy. Vitamíny rozpustné v tukoch A, D, E, K prichádzajú s lipidmi v tele. Pri ich nedostatku sa pozorujú poruchy rastu, vývoja, reprodukčných funkcií, znížená odolnosť atď.. Treba poznamenať, že prežúvavce budú nepociťujú nedostatok polynenasýtených mastných kyselín, ktorý súvisí s kŕmnymi vlastnosťami a trávením. Rastlinná strava obsahuje veľa nenasýtených kyselín.

2. Trávenie a vstrebávanie lipidov, ich poruchy

Trávenie lipidov prebieha v tenkom čreve. Keďže lipidy sú nerozpustné vo vode, pôsobeniu lipolytických enzýmov predchádza emulgácia lipidov so žlčovými soľami (taurocholová, glykocholová). Výsledkom je, že veľké lipidové kvapôčky sú rozptýlené do mnohých malých, čím sa zvyšuje oblasť vplyvu pankreatických enzýmov - lipázy, fosfolipázy A, cholesterolesterázy). Keďže mlieko je jediným prírodným produktom obsahujúcim emulgované tuky, rozklad jeho zložiek u mláďat cicavcov začína v žalúdku pôsobením žalúdočnej lipázy, ktorá je aktívna pri neutrálnej hodnote pH (u dospelých je neaktívna, keďže pH ich žalúdočnej šťavy je 1,5 – 2,5). Následne štiepenie mliečnych tukov pokračuje v črevách pôsobením pankreatickej lipázy. Produkty hydrolýzy lipidov sú mastné kyseliny, 2-monoacylglyceridy, cholesterol atď. Tvoria zmiešané micely so žlčovými kyselinami, fosfolipidmi a žlčovým cholesterolom, ktoré difundujú cez membrány do enterocytov. Spolu s nimi sa vstrebávajú aj vitamíny rozpustné v tukoch.

V bunkách sliznice tenkého čreva dochádza k resyntéze tukov charakteristických pre tento organizmus, ako aj esterov cholesterolu a FLIP. Z týchto zložiek a bielkovín vznikajú lipoproteínové komplexy – chylomikróny (CM). Majú veľkú veľkosť, preto sa prostredníctvom exocytózy najskôr uvoľňujú do chyle vytvoreného v lymfatickom systéme črevných klkov a cez hrudný lymfatický kanál vstupujú do systémového obehu. Časť z nich sa potom ukladá v pľúcach.

Krátke mastné kyseliny (do 10 atómov uhlíka, napr. octová, propiónová, maslová) sa vstrebávajú bez miciel priamo do portálnej žily, viažu sa na transportný albumín a transportujú sa do pečene.

Príčiny zhoršeného trávenia a vstrebávania lipidov môžu byť rôzne faktory.

2. Zhoršená sekrécia pankreatickej šťavy s lipolytickými enzýmami.

3. Hnačka a zrýchlenie intestinálnej motility

4. Poškodenie črevného epitelu rôznymi jedmi (moniodoacetát, soli ťažkých kovov), infekčnými agens, antibiotikami (neomycín).

5. Porušenie nervovej a endokrinnej regulácie - znížená vagová aktivita, nadbytok adrenalínu, nedostatok hormónu nadobličiek, tyroxínu, oslabenie vstrebávania tukov. Je to spôsobené aj nedostatkom cholecystokinínu a gastrínu – hormónov tráviaceho traktu, ktoré regulujú kontrakciu žlčníka, procesy emulgácie a odbúravanie tukov.

6. Nadbytok dvojmocných katiónov kovov alkalických zemín (vápnik, horčík) v potravinách a vode, čo vedie k tvorbe nerozpustných solí mastných kyselín.

Vo všetkých prípadoch zhoršeného trávenia a vstrebávania lipidov sa vo veľkom množstve objavujú vo výkaloch. Toto sa nazýva steatorea. Ak je steatorea spôsobená achóliou, potom stolica okrem toho, že má ílovitý vzhľad, sa tiež stáva belavým, sfarbeným pre nedostatok žlčových pigmentov. Zároveň v dôsledku straty vitamínov rozpustných v tukoch a polyénových mastných kyselín môže dôjsť k vypadávaniu vlasov, vypadávaniu srsti, dermatitíde, krvácaniu a osteoporóze. V pokročilých prípadoch sa vyvíja vyčerpanie tela.

3. Transport lipidov v tele

Tvorba lipoproteínov (LP) v organizme je nevyhnutnosťou vzhľadom na hydrofóbnosť (nerozpustnosť) lipidov. Tie sú obalené v proteínovom obale tvorenom špeciálnymi transportnými proteínmi – apoproteínmi, ktoré zabezpečujú rozpustnosť lipoproteínov. Okrem chylomikrónov (CM) sa v tele zvierat a ľudí tvoria lipoproteíny s veľmi nízkou hustotou (VLDL), lipoproteíny so strednou hustotou (IDL), lipoproteíny s nízkou hustotou (LDL) a lipoproteíny s vysokou hustotou (HDL). Jemné rozdelenie do tried sa dosiahne ultracentrifugáciou v hustotnom gradiente a závisí od pomeru množstva proteínov a lipidov v časticiach, keďže lipoproteíny sú supramolekulárne útvary založené na nekovalentných väzbách. V tomto prípade sa CM nachádzajú na povrchu krvného séra, pretože obsahujú až 85% tuku a sú ľahšie ako voda, na dne centrifugačnej skúmavky sú HDL, ktoré obsahujú najväčšie množstvo bielkoviny.

Ďalšia klasifikácia LP je založená na elektroforetickej mobilite. Pri elektroforéze v polyakrylamidovom géli zostáva CM ako najväčšie častice na začiatku, VLDL tvorí pre-β - LP frakciu, LDPP a CPDL - β - LP frakciu, HDL - α - LP frakciu.

Všetky lieky sú postavené z hydrofóbneho jadra (tuky, cholesterylestery) a hydrofilného obalu, ktorý predstavujú proteíny, ako aj fosfolipidy a cholesterol. Ich hydrofilné skupiny smerujú k vodnej fáze a ich hydrofóbne časti smerujú k stredu, jadru. Každý typ lipidu sa tvorí v rôznych tkanivách a transportuje určité lipidy. CM teda transportujú tuky získané z potravy z čriev do tkanív. KM pozostávajú z 84-96% exogénnych triacylglyceridov. V reakcii na tukovú záťaž uvoľňujú endotelové bunky kapilár do krvi enzým lipoproteínovú lipázu (LPL), ktorý hydrolyzuje molekuly HM tuku na glycerol a mastné kyseliny. Mastné kyseliny sú transportované do rôznych tkanív a rozpustný glycerol je transportovaný do pečene, kde môže byť použitý na syntézu tukov. LPL je najaktívnejší v kapilárach tukového tkaniva, srdca a pľúc, čo súvisí s aktívnym ukladaním tuku v adipocytoch a zvláštnosťou metabolizmu v myokarde, ktorý využíva množstvo mastných kyselín na energetické účely. V pľúcach sa mastné kyseliny používajú na syntézu povrchovo aktívnej látky a podporujú aktivitu makrofágov. Nie je náhoda, že jazvečí a medvedí tuk sa v ľudovom liečiteľstve používa pri pľúcnych ochoreniach a severské národy žijúce v drsných klimatických podmienkach pri konzumácii mastných jedál len zriedka trpia bronchitídou a zápalom pľúc.

Na druhej strane vysoká aktivita LPL v kapilárach tukového tkaniva podporuje obezitu. Existujú aj dôkazy, že počas hladovania sa znižuje, ale zvyšuje sa aktivita svalovej LPL.

Zvyškové častice CM sú zachytené endocytózou hepatocytmi, kde sú lyzozómovými enzýmami rozložené na aminokyseliny, mastné kyseliny, glycerol a cholesterol. Jedna časť cholesterolu a iných lipidov sa priamo vylučuje do žlče, druhá sa premieňa na žlčové kyseliny a tretia je zahrnutá do VLDL. Posledne menované obsahujú 50 – 60 % endogénnych triacylglyceridov, preto sú po ich vylučovaní do krvi vystavené podobne ako CM pôsobeniu lipoproteínovej lipázy. Výsledkom je, že VLDL stráca TAG, ktorý potom využívajú tukové a svalové bunky. Počas katabolizmu VLDL sa zvyšuje relatívne percento cholesterolu a jeho esterov (EC) (najmä pri konzumácii potravín bohatých na cholesterol) a VLDL sa mení na LDLP, ktorý je u mnohých cicavcov, najmä hlodavcov, vychytávaný pečeňou a úplne rozložené v hepatocytoch. U ľudí, primátov, vtákov a ošípaných sa veľká časť LDPP v krvi, ktorá nie je zachytená hepatocytmi, premieňa na LDL. Táto frakcia je najbohatšia na cholesterol a cholesterol a keďže vysoký cholesterol je jedným z prvých rizikových faktorov rozvoja aterosklerózy, LDL sa nazýva najviac aterogénna frakcia LP. LDL cholesterol využívajú bunky nadobličiek a pohlavné žľazy na syntézu steroidných hormónov. LDL dodáva cholesterol do hepatocytov, renálneho epitelu, lymfocytov a buniek cievnej steny. Vzhľadom na to, že bunky samotné sú schopné syntetizovať cholesterol z acetylkoenzýmu A (AcoA), existujú fyziologické mechanizmy, ktoré chránia tkanivo pred nadbytočným cholesterolom: inhibícia tvorby vlastného vnútorného cholesterolu a receptorov pre lipidové apoproteíny, pretože akákoľvek endocytóza je sprostredkované receptorom. HDL drenážny systém je uznávaný ako hlavný stabilizátor bunkového cholesterolu.

Prekurzory HDL sa tvoria v pečeni a črevách. Obsahujú vysoké percento bielkovín a fosfolipidov, sú veľmi malé, voľne prenikajú cievnou stenou, viažu nadbytočný cholesterol a odstraňujú ho z tkanív a samy sa stávajú zrelými HDL. Časť EC prechádza priamo v plazme z HDL do VLDL a LDLP. Nakoniec sú všetky LP rozložené lyzozómami hepatocytov. Takmer všetok „extra“ cholesterol teda vstupuje do pečene a vylučuje sa z nej ako súčasť žlče do čriev, pričom sa odstraňuje výkalmi.

4. Hyperlipémia

Hyperlipémia je zvýšenie obsahu tuku v krvi. Hyperlipémia môže byť nutričná, transportná a retenčná.

Nutričné hyperlipémia sa vyskytuje po konzumácii tučných jedál. Súčasne so zvýšením obsahu tuku v krvi môže dôjsť k zvýšeniu obsahu ďalších látok z lipidovej skupiny (fosfolipidy, cholesterol). Celkové zvýšenie týchto látok sa nazýva lipidémia. Nutričná hyperlipémia je najčastejšie charakterizovaná dočasným zvýšením chylomikrónov v krvi.

Doprava hyperlipémia je spojená so zvýšeným rozkladom tukov a uvoľňovaním voľných mastných kyselín (FFA) z depa počas pôstu, stresu a cukrovky. Lipolýzu tukového tkaniva a kostnej drene podporuje adrenalín, glukagón, tyroxín, somatotropín a adrenokortikotropný hormón. Mobilizácia tuku z pľúc, ktorá vedie k hyperlipémii, nastáva pri dlhotrvajúcej hyperventilácii pľúc (to čiastočne vysvetľuje obezitu mnohých operných spevákov).

Udržanie hyperlipémia (z latinského retentio - oneskorenie) sa vyvíja v dôsledku oneskorenia prechodu neutrálnych tukov z krvi do tkanív. Môže to byť spôsobené nedostatočnou koncentráciou albumínov transportujúcich FFA - pri patológii pečene (nedostatočná syntéza albumínov), pri nefrotickom syndróme (strata bielkovín v moči).

Retenčná hyperlipémia môže byť spojená s nedostatočnou aktivitou lipoproteínovej lipázy: v dôsledku poklesu heparínu, ktorý ho aktivuje pri ateroskleróze, nefróze; v dôsledku nedostatku lipokaínu, ktorý aktivuje tok LPL do krvi, pri diabetes mellitus.

5. Neurohumorálna regulácia lipostatu

Lipostat sa bežne nazýva systém, ktorý kontroluje stálosť telesnej hmotnosti dospelého organizmu. Centrálnou regulačnou jednotkou lipostatu je hypotalamus, kde sa nachádzajú jadrá autonómneho nervového systému. V roku 1961 indický patofyziológ zistil, že centrum hladu sa nachádza vo ventrolaterálnych jadrách hypotalamu a centrum sýtosti (sýtosti) je vo ventromediálnych jadrách. Centrum sýtosti je spojené s centrom hladu synapsiami, ktoré prenášajú inhibičné impulzy. Procesy v tele lipogenéza(tvorba tuku) a lipolýza, alebo mobilizácia tuku (t.j. jeho rozklad na glycerol a mastné kyseliny) sú aktívne a konštantné a najviac sa prejavujú v tukovom tkanive.

Tukové tkanivo nie je inertné, ako sa na prvý pohľad zdá, ale metabolicky veľmi aktívna formácia s neustále prebiehajúcimi procesmi syntézy a rozkladu tukov, bielkovín a sacharidov. Z fibroblastov sa tvoria adipocyty – bunky tukového tkaniva. Adipocyty majú na svojom povrchu veľa neurotransmiterových a hormonálnych receptorov (nezabudnime, že tukové tkanivo je závislé od inzulínu).

V „najedenom“ stave adipocyty vylučujú peptidový hormón leptín, ktorý sa viaže na leptínové receptory vo ventromediálnych jadrách (centre sýtosti). Z centra sýtosti sú do centra hladu vysielané inhibičné signály a hlad ustupuje. Vplyvom leptínu tiež v centre hladu klesá produkcia neuropeptidu Y. Neuropeptid Y stimuluje stravovacie návyky, vyhľadávanie a konzumáciu potravy zvieratami a tvorbu inzulínu. Takže spočiatku samotná tuková bunka normálne reaguje na saturáciu a vysiela o tom leptínové signály.

Lipogenéza aktivovaný po jedle. Koncentrácia glukózy v krvi sa zvyšuje, čo stimuluje sekréciu inzulínu. Pod vplyvom inzulínu sa aktivujú glukózové transportné proteíny (GLUT-4), ktoré sa dostanú do adipocytov, kde sa premenia na glycerofosfát. Inzulín tiež aktivuje syntézu lipoproteínovej lipázy adipocytmi a jej expozíciu na stenách povrchu kapilár. LPL hydrolyzuje chylomikrónové tuky a VLDL na glycerol a mastné kyseliny. Glycerol sa transportuje do pečene, keďže v adipocytoch preň nie sú žiadne enzýmy a mastné kyseliny do nich prenikajú, viažu sa na vytvorený glycerofosfát a premieňajú sa na vlastné triacylglyceridy. Ak je teda v potrave značné množstvo glukózy, je možné nadmerné ukladanie tuku v tukovom tkanive, keďže aktivovaný glycerol sa tam tvorí len z glukózy.

Pečeň tiež zvyšuje syntézu tukov a ich vylučovanie do krvi ako VLDL. VLDL dodáva tuky do kapilár tukového a svalového tkaniva, kde podliehajú hydrolýze LPL.

V intervaloch medzi jedlami, nalačno, koncentrácia inzulínu v krvi klesá, ale zvyšuje sa obsah glukagónu. Počas fyzickej aktivity sa zvyšuje sekrécia adrenalínu. Zvýšenie sympatoadrenálnej aktivity a hladiny glukagónu prispieva k zvýšeniu v lipolýza. Mastné kyseliny uvoľňované do krvi sa viažu na albumín a stávajú sa dôležitým zdrojom energie pre svaly, srdce, pečeň a obličky. Absolútna koncentrácia FFA však nie je vysoká ani v tomto časovom intervale, keďže polčas rozpadu mastných kyselín je veľmi krátky (menej ako 5 minút), rýchlo sa metabolizujú a nesú veľký tok energie. Lipolýza sa zastaví po príjme potravy a sekrécii inzulínu.

Glukokortikoidné hormóny zvyšujú mobilizáciu tuku z tukového tkaniva. Tento účinok však môže byť zatienený inými účinkami týchto hormónov: schopnosťou spôsobiť hyperglykémiu prostredníctvom glukoneogenézy a stimulovať sekréciu inzulínu. A inzulín, ako už bolo spomenuté, stimuluje lipogenézu.

Účasť nervového systému na regulácii metabolizmu tukov potvrdzujú údaje, že dlhotrvajúci emocionálny stres vedie k mobilizácii tuku z tukových zásob a strate hmotnosti. Rovnaký účinok sa pozoruje pri podráždení sympatických nervov. Desympatizácia zabraňuje uvoľňovaniu tuku z depa. Podráždenie parasympatických nervov je sprevádzané ukladaním tuku.

6. Porušenie lipostatu

Porušenie komplexného systému neurohumorálnej regulácie je základom nadmerného ukladania tuku v tukovom tkanive - obezita.

_Primárna obezita sa vyvíja, keď kalorický obsah stravy prevyšuje energetické potreby tela. Nedávno sa verilo, že absolútny alebo relatívny nedostatok leptínu hrá kľúčovú úlohu vo vývoji primárnej obezity.

Ľudia a zvieratá majú „gén obezity“ – gén obezity (ob), ktorý kóduje leptín. V dôsledku génovej mutácie sa množstvo leptínu v krvi znižuje (absolútny nedostatok leptínu). Nízka hladina leptínu v krvi slúži ako signál nedostatočných tukových zásob v tele. Centrum hladu naďalej vylučuje neuropeptid Y, čo vedie k zvýšeniu chuti do jedla a v dôsledku toho k zvýšeniu telesnej hmotnosti.

V iných prípadoch môže ísť o genetický defekt leptínových receptorov v hypotalame. V tomto prípade sa množstvo leptínu niekoľkonásobne zvýši, ale jeho relatívny nedostatok účinku na hypotalamus udržuje centrum hladu v neustálej aktivite.

Stojí za to zdôrazniť, že obezita je otázkou rovnováhy. Priberanie na váhe nie je možné bez nadmerného príjmu energie nad jej výdajom, preto je pohybová nečinnosť rizikovým faktorom pre rozvoj obezity.

Sekundárna obezita sa prejavuje ako syndróm s rozvojom primárnych neuroendokrinných porúch, čo vedie k nerovnováhe medzi lipogenézou a lipolýzou. Tak hypotyreóza, hyperkortikosolizmus, hyperinzulinizmus a niektoré nádory mozgu vedú k rozvoju obezity.

U obéznych kráv je pravdepodobnejšie, že sa u nich vyvinie ketóza, ako u zvierat s priemernou tučnotou. U obéznych zvierat je reprodukčný cyklus narušený a kravy často zostávajú neplodné. Teľatá, jahňatá, prasiatka a šteniatka obéznych matiek sa často rodia oslabené a náchylné na choroby. Pri obezite sa narúša fungovanie pohybového aparátu, zvyšuje sa záťaž srdca, objavuje sa únava, zvyšuje sa riziko vzniku aterosklerózy a trombózy.

Na rozdiel od obezity je to možné vyčerpanie, vyznačujúci sa výraznou stratou telesných tukových zásob. Vyčerpanie sa pozoruje pri dlhotrvajúcom hladovaní, ťažkých hyperpyretických horúčkach, cukrovke 1. typu a emočnom strese.

Lipolytický účinok je silne vyjadrený pri hypertyreóze so zvýšeným uvoľňovaním adrenalínu a norepinefrínu z drene nadobličiek a chronických ochorení. Známa je rakovinová kachexia, ku ktorej dochádza v dôsledku intoxikácie. Okrem toho sú malígne bunky „pascami“ glukózy a iných energetických ekvivalentov. Pri diabetes mellitus 1. typu (hypoinzulinémia) sa strácajú anabolické účinky inzulínu na lipidy a bielkoviny. Preto je vyčerpanie nevyhnutnou súčasťou klinického obrazu inzulín-dependentného diabetu. Kachexia sa prejavuje závažnými dlhodobými léziami gastrointestinálneho traktu spojenými s poruchou absorpcie látok.

7. Ketóza a steatóza pečene

Centrálnym spojovacím bodom všetkých metabolizmu je acetylkoenzým A. Vzniká pri rozklade glukózy, glycerolu, niektorých aminokyselín a β-oxidácii mastných kyselín. Väčšina ACoA sa potom oxiduje v cykle trikarboxylových kyselín na vodu a oxid uhličitý, čím sa získa energia. Na zapojenie ACoA do cyklu TCA je potrebné dostatočné množstvo oxalacetátu. Ďalšia časť ACoA slúži ako základ pre syntézu mastných kyselín, tretia - cholesterol, štvrtá sa používa na tvorbu ketolátok. Ketolátky sú vo vode rozpustné molekuly – acetón, acetotooctová a β-hydroxymaslová kyselina. U monostriátnych zvierat a ľudí sa syntéza ketolátok vyskytuje iba v mitochondriách pečene. U monostriátnych zvierat sa môžu vytvárať v sliznici proventrikulu.

Ketónové telieska môžu byť využívané na energetické potreby mozgu, svalov, obličiek a pľúc, najmä v podmienkach nalačno. Počas tehotenstva sú využívané placentou a plodom. Ketolátky sú normálne metabolity, ktoré sa rýchlo využívajú, preto je ich koncentrácia v krvi nízka (u ľudí 3 - 10 mg/dl, u veľkých a malých hospodárskych zvierat do 6 ml/dl).

Pri dlhotrvajúcom pôste sa ketolátky stávajú hlavným zdrojom energie pre kostrové svaly, srdce a obličky, glukóza je spotrebovaná mozgom a červenými krvinkami. Potom sa mozog prispôsobí používaniu kyseliny acetoctovej. Ak sa ketolátky nahromadia v krvi v nadmernom množstve (ketonémia), potom sa objavia v moči (ketonúria) a u dojčiacich zvierat v mlieku (ketonolaktia) - mlieko zhorkne a nie je vhodné na použitie. Tento stav sa nazýva ketóza. Acetón sa spravidla odstraňuje potom, močom a mliekom, ktoré tkanivá nevyužívajú. Je to acetón, ktorý vytvára zvláštnu ovocnú vôňu zvieraťa alebo človeka.

Hyperketonémia je pre telo nebezpečná, pretože vedie k acidóze, najprv kompenzovanej, s poklesom alkalickej rezervy, a potom nekompenzovanej, s posunom pH. Hromadenie protónov v krvi narúša väzbu kyslíka hemoglobínom a funkciu iných bielkovín, vrátane enzýmov. Vyskytujú sa ďalšie metabolické poruchy a príznaky kardiovaskulárneho zlyhania. Chuť zvierat klesá alebo sa skresľuje, stráca sa hmotnosť, klesá produktivita a často dochádza k potratom. Pri acidóze strácajú kosti vápnik, prvými príznakmi sú resorpcia chvostových stavcov a posledných rebier a lámavosť rohov. Hyperketonémia môže viesť ku ketoacidotickej kóme.

Za hlavné spojenie v patogenéze ketózy sa považuje zrýchlené odbúravanie tukov s tvorbou ACoA na pozadí nedostatku sacharidov alebo oxaloacetátu pre cyklus TCA.

Bežne sa rozlišuje primárna a sekundárna ketóza. Primárna ketóza sa vyskytuje u prežúvavcov v dôsledku nevyváženého alebo nekvalitného kŕmenia. Primárna ketóza najčastejšie postihuje vysoko produktívne kravy v období najvyššej laktácie alebo pred otelením, obézne kravy, ovce a kozy s viacpočetnou graviditou. Nízkoproduktívny dobytok, ošípané a kone sú odolné voči rozvoju ketózy.

Sacharidové hladovanie môže nastať, keď pomer cukru a bielkovín v strave klesne z optimálnych 1-1,5:1 na 0,2-0,6:1. Pri podávaní koncentrovaného krmiva bohatého na bielkoviny, koláče a iné vysokotučné zložky je inhibované trávenie celulózy bachorovou mikroflórou, mení sa podiel prchavých mastných kyselín (VFA): kyselina maslová (ketogénna) sa hromadí na úkor kyseliny propiónovej ( antiketogénne). Glukóza sa z nej syntetizuje glukoneogenézou. Nekŕmiť silážou s vysokým obsahom kyseliny maslovej, hnilým alebo plesnivým krmivom. Inhibujú fermentáciu kyseliny mliečnej, zdroj VFA a v konečnom dôsledku aj glukózy. Takto vzniká nedostatok sacharidov. U vysoko produktívnych laktujúcich kráv sa zhoršuje vylučovaním sacharidov do mlieka: odhaduje sa, že krava vylúči počas laktácie až 2 kg mliečneho cukru!

V podmienkach intenzívneho metabolizmu potrebuje zviera veľké zásoby energie. Preto sa zvyšuje mobilizácia tuku z depa, β-oxidácia mastných kyselín a tvorba ACoA. "Tuky sa spaľujú v plameňoch sacharidov." Ako rozumieť tejto známej fráze? Aby sa ACoA v cykle TCA oxidovalo, potrebuje sa viazať s oxalacetátom (kyselina šťaveľová), ktorá sa sama syntetizuje z kyseliny pyrohroznovej, produktu rozkladu glukózy. Pri nedostatku glukózy je nedostatok oxalacetátu a nemožnosť zahrnúť všetky ACoA do cyklu TCA. Nadbytok ACoA sa používa na syntézu ketónových teliesok, ktoré sú obtokovým zdrojom energie.

Znalosť patogenézy ketózy u prežúvavcov umožňuje použitie kyseliny propiónovej a glukózy ako terapeutických a korekčných liečiv.

Sekundárna ketóza sa vyskytuje u zvierat a ľudí v dôsledku primárneho ochorenia akéhokoľvek orgánu. Sekundárna ketóza sa môže vyskytnúť pri všeobecnom hladovaní, diabete mellitus, vyčerpávajúcej horúčke, veľkej svalovej záťaži a patologických stavoch pečene.

Ketoacidóza dosahuje nebezpečnú úroveň pri diabetes mellitus, koncentrácia ketolátok pri tomto ochorení môže dosiahnuť 400-500 mg/dl. Ketoacidotická kóma je jednou z príčin smrti u diabetes mellitus.

To, čo je bežné v patogenéze ketózy akejkoľvek etiológie, je vyčerpanie zásob sacharidov a zvýšená lipolýza.Do pečene prúdi veľký tok lipidového materiálu vo forme FFA spojeného s albumínom. Pečeň podlieha konečnému metabolizmu zvyškov cholesterolu, LDL, HDL a vylučuje prekurzory VLDL a HDL. Ak prísun lipidov do pečene prevažuje nad rýchlosťou hromadenia a sekrécie VLDL, potom predĺžená retencia tuku vedie k steatóze a stukovateniu pečene (tuková hepatóza). Obsah tuku v pečeni potom presahuje 8 – 10 % hmotnosti sušiny. Rovnaké javy možno pozorovať aj v iných orgánoch. Zvýšený obsah tuku v tkanivách (okrem tukového tkaniva) je dlhodobo tzv tuková infiltrácia. Narušenie spojenia medzi tukom a bielkovinami vedie k hromadeniu menších alebo väčších tukových kvapôčok v cytoplazme hepatocytov - tuková degenerácia. Výskyt veľkých tukových kvapôčok vytláča jadro na perifériu a vytláča cytoplazmatické organely. To môže viesť k nekrobióze a následne nekróze hepatocytov. Aktivácia makrofágov, ktoré vykonávajú fagocytózu nekrotických buniek, môže viesť k fibróze a v závažných prípadoch k nekróze pečene.

Pri vzniku tukovej hepatitídy sú dva hlavné body: zvýšenie prísunu lipidov a zníženie ich oxidácie, najmä mastných kyselín. K zvýšeniu toku lipidov do pečene, ako už bolo uvedené, dochádza pri nedostatku sacharidov, intenzívnej fyzickej aktivite, diabetes mellitus, teda pri zvýšenej lipolýze v tukovom a svalovom tkanive. Zníženie využitia mastných kyselín vzniká v dôsledku inhibície ich oxidácie. Tento mechanizmus steatózy je hlavným mechanizmom pri rôznych intoxikáciách, ktoré znižujú aktivitu oxidačných enzýmov. Môže ísť o intoxikáciu bakteriálnymi jedmi, chloroformom, arzénom, fosforom, tetrachlórmetánom, dusičnanmi atď. Prispievajúcimi faktormi sú hypovitaminóza, hypoxia, acidóza, autoimunitné procesy.

Karnitín, transmembránový mitochondriálny čln, je potrebný na prenos mastných kyselín a ich oxidáciu v mitochondriách hepatocytov. Zostavenie VLDL, ktorý nesie endogénne tuky, vyžaduje fosfolipidy obsahujúce cholín. Karnitín aj cholín vyžadujú metylové skupiny. V dôsledku toho všetky látky, ktoré sú donormi metylových skupín, podporia oxidáciu mastných kyselín a sekréciu VLDL, ktoré zbavia pečeň prebytočného tuku. Takéto látky sa súhrnne nazývajú „lipotropné faktory“. Tie okrem karnitínu a cholínu zahŕňajú metionín, betaín, vitamíny B6 a B12.

Fosfolipidy (napríklad lecitín) podporujú aktívnejšie využitie mastných kyselín. Ich lipotropné účinky sú tiež sprostredkované ich disperznou funkciou.

Vedci tiež dokázali, že bunky vylučovacích ciest pankreasu obsahujú látku, ktorá má lipotropný účinok na pečeň. Volalo sa to lipokaín. Doteraz nebol izolovaný vo svojej čistej forme, ale jeho existenciu stále uznávajú mnohí autori.

Väčšina lipotropných faktorov pôsobí nielen v pečeni, ale aj v obličkách, srdci a všetkých orgánoch a tkanivách, v ktorých dochádza k oxidácii mastných kyselín a je možná infiltrácia tukov v dôsledku zníženia tohto procesu.

8. Úloha peroxidácie lipidov pri poškodení buniek

Všetky organické látky podliehajú oxidácii. Počas oxidačných reakcií sa organické molekuly ničia a časť uvoľnenej energie sa ukladá vo forme ATP.

Konečným produktom oxidačných reakcií je voda, ale vznikajú aj takzvané reaktívne formy kyslíka - hydroxylový radikál, superoxidový anión, peroxid vodíka. Sú schopné odstraňovať elektróny z organických molekúl, premieňať ich na aktívne radikály a tak spúšťať reťazové reakcie molekulárneho poškodenia. V leukocytoch a makrofágoch tento mechanizmus slúži ako základ pre „respiračnú explóziu“, počas ktorej sú zničené baktérie a iné objekty fagocytózy. Toto je užitočná funkcia. Ale v iných bunkách to vedie k samodeštrukcii organických molekúl vrátane DNA. Lipidová peroxidácia (LPO) lokalizovaná v bunkových membránach môže viesť k bunkovej smrti. Nenasýtené mastné kyseliny sú najviac náchylné na pôsobenie reaktívnych foriem kyslíka.

LPO ničí bunky počas aterosklerózy, vývoja nádorov a nervové bunky, ktoré obsahujú veľa lipidov. Telo má systémy na ochranu buniek pred reaktívnymi formami kyslíka: enzýmy a vitamíny s antioxidačnými účinkami. Enzým superoxiddismutáza (SOD) premieňa superoxidové anióny na peroxid vodíka. Enzým kataláza rozkladá peroxid vodíka, ktorý je sám o sebe uvádzaný ako škodlivý faktor. Enzým glutatiónperoxidáza ničí peroxid vodíka aj hydroperoxidy lipidov, čím chráni membrány pred poškodením. Selén je koenzým glutatiónperoxidázy, preto je podobne ako vitamíny E, C a β-karotény klasifikovaný ako antioxidačný ochranný faktor.

9. Eikosanoidy

Eikosanoidy sú biologicky aktívne látky, ktoré sú syntetizované v mnohých bunkách z polynenasýtených mastných kyselín obsahujúcich 20 atómov uhlíka (slovo „eikóza“ v gréčtine znamená 20).

Eikosanoidy sú „lokálne hormóny“, pretože sa rýchlo rozkladajú. Eikosanoidy zahŕňajú prostaglandíny (PG), tromboxány (TX), leukotriény (LT) a iné deriváty. Súčasťou membránových fosfolipidov sú polyénové mastné kyseliny, hlavne kyselina arachidónová, z ktorej vznikajú eikosanoidy. Sú oddelené od membrán pôsobením enzýmu fosfolipázy A, tiež zabudovaného v membránach. K aktivácii enzýmu môže dôjsť pod vplyvom mnohých faktorov: histamín, cytokíny, kontakt komplexu antigén-protilátka s povrchom bunky, mechanická záťaž. V cytoplazme sa kyselina arachidónová premieňa na rôzne eikozanoidy („kaskáda kyseliny arachidónovej“). Vyššie uvedené etiologické a patogenetické faktory sa vyskytujú počas zápalu, preto sa produkované eikosanoidy klasifikujú ako bunkové mediátory zápalu. Prostaglandíny rozširujú arterioly, zvyšujú permeabilitu bunkovej steny, čo stimuluje transudáciu a emigráciu leukocytov. Leukotriény sú silné chaetotaxické faktory, ktoré zvyšujú pohyb leukocytov do miesta zápalu pre fagocytózu. Objavujú sa teda hlavné príznaky akútneho zápalu: začervenanie (rubor), opuch (nádor), zvýšená lokálna teplota (calor) a bolesť (dolor). Bolesť vzniká v dôsledku nadmernej stimulácie chemoreceptorov protónmi, látkami podobnými histamínu, ako aj baroreceptormi tlakom exsudátu.

Leukocyty tvorené žírnymi bunkami, alveolárnymi makrofágmi a bunkami bronchiálneho epitelu spôsobujú bronchospazmus a sekréciu hlienu do lúmenu týchto trubíc, čím spúšťajú záchvat bronchiálnej astmy.

Tromboxán, produkovaný krvnými doštičkami pri ich aktivácii, pôsobí na samotné krvné doštičky (autokrinný mechanizmus), zvyšuje ich schopnosť agregácie a zároveň stimuluje kontrakciu buniek hladkého svalstva krvných ciev, čím podporuje ich spazmus. To vytvára podmienky pre tvorbu krvnej zrazeniny a prevenciu krvácania v oblasti poškodenia ciev. Krvné doštičky sa tiež aktivujú, keď sa stretnú s aterosklerotickým plátom. V tomto prípade tvorba krvnej zrazeniny vedie k ischémii a rozvoju srdcového infarktu. Iné eikosanoidy vylučované vaskulárnymi endotelovými bunkami zabraňujú agregácii krvných doštičiek a vazokonstrikcii. Eikosanoidy sa teda podieľajú na koagulačnom aj antikoagulačnom systéme krvi.

Syntetické analógy prostaglandínov nachádzajú svoje využitie ako lieky. Napríklad schopnosť PG E2 a PG F2 stimulovať kontrakciu svalov maternice sa využíva na stimuláciu pôrodu. PG E1 a PG F1 blokovaním histamínových receptorov typu II v bunkách žalúdočnej sliznice potláčajú sekréciu kyseliny chlorovodíkovej a tým podporujú hojenie žalúdočných a dvanástnikových vredov.

Na druhej strane pri zápaloch sa používajú steroidné a nesteroidné (aspirín, ibuprofén, indometacín) protizápalové lieky. Inaktivujú enzýmy, ktoré stimulujú tvorbu eikosanoidov, mediátorov zápalu. Steroidné lieky majú oveľa silnejší protizápalový účinok ako nesteroidné lieky, inhibujú aktivitu fosfolipázy A a znižujú syntézu všetkých typov eikozanoidov, pretože bránia uvoľňovaniu substrátu pre syntézu eikozanoidov - kyseliny arachidónovej.

10. Ateroskleróza

Ateroskleróza(z gréc. athere - kaša, skleros - tvrdý) - progresívne zmeny najmä vo vnútornej výstelke tepien elastického a svalovo-elastického typu, spočívajúce v nadmernom hromadení lipidov a iných zložiek krvi, tvorbe vláknitého tkaniva a komplexných zmenách vyskytujúce sa v ňom. Najviac postihnutá je brušná aorta, koronárne tepny, karotídy, obličkové tepny, tepny mozgu, mezentéria a končatiny. V dôsledku aterosklerotických lézií sa zužuje lúmen tepien, narúša sa prekrvenie orgánov a tkanív, dochádza k trombóze, embólii, kalcifikácii, aneuryzmám cievnych stien, často končiacim infarktom a krvácaním.

Už v roku 1915 upozornil na pozitívnu koreláciu medzi hladinou cholesterolu v krvi a možnosťou vzniku aterosklerózy. Keď sa študovala patogenéza aterosklerózy, začal sa klásť dôraz na poškodenie endotelových buniek, ktoré iniciuje makrofágové zachytávanie krvných lipidov a ich pohyb do subendotelového priestoru.

Poškodenie endotelových buniek môže byť vyvolané radikálmi peroxidácie lipidov, toxínmi infekčného aj neinfekčného pôvodu a imunopatologickými reakciami. Zmena stimuluje penetráciu makrofágov, predovšetkým monocytov a krvných doštičiek do subendotelového priestoru a transport liečiv tam. V cievnej stene sú LP izolované z antioxidačných faktorov krvnej plazmy, a preto sú citlivé na zmeny produktmi peroxidácie lipidov. Makrofágy fagocytujú prevažne modifikované LDL a menia sa na takzvané penové bunky. Názov je spôsobený tým, že po spracovaní rezu sa lipidy vymyjú a zostanú vakuoly pripomínajúce penu. Ide o prvé štádium aterogenézy – tvorbu tukového (lipidového) pruhu. Ale ukladanie lipidov v arteriálnej stene nemusí nevyhnutne naznačovať prechod procesu do ďalšej fázy - tvorby vláknitého plaku.

Vláknitý plak sa nazýva ateróm a fibroateróm. Najprv sa vytvorí ateróm, ktorý sa vyznačuje výraznou akumuláciou penových buniek, buniek hladkého svalstva, lymfocytov a krvných doštičiek. SMC migrujú zo strednej výstelky tepien vplyvom biologicky aktívnych látok z makrofágov a krvných doštičiek - kinínov, prostaglandínov, chemotaxických faktorov, rastových faktorov a pod. Pod vplyvom rastových faktorov sa aktívne množia a syntetizujú kolagén, elastín, proteoglykán. - zložky medzibunkovej látky. Ateróm sa nachádza vo vnútornej výstelke tepien a rastie, čím sa znižuje lúmen cievy. Má v sebe mäkké cholesterolové jadro, pretože zachytený LDL pozostáva predovšetkým z cholesterolu. Postupne ateróm získava hustú kapsulu pozostávajúcu z endotelových buniek, SMC, T-lymfocytov, fibrózneho tkaniva, čím sa mení na fibroateróm.

Treťou etapou sú komplexné poruchy s rozvojom komplikácií aterosklerózy. Fibroaterómy podliehajú kalcifikácii a ulcerácii, čo aktivuje trombózu. Komplikácie týchto procesov sú ischémia a orgánové infarkty. Porušenie celistvosti vláknitého plátu vedie k stenčovaniu cievnej steny, krvácaniu a krvácaniu. V aorte sa často zaznamenáva disekcia jej stien a vývoj aneuryzmy - výčnelku. Aneuryzmy môžu byť veľmi veľké. Aneuryzmy končia prasknutím aorty alebo vytvorením veľkej krvnej zrazeniny.

Lipidy sú teda jednou z hlavných zložiek bunky živočíšneho tela. Lipidy organizujú prácu každej bunky: tvoria membránu, cez ktorú sú vnímané všetky chemické signály, vrátane hormonálnych. Steroidné hormóny a mnohé biologicky aktívne látky sú lipidového pôvodu. Tukové a nervové tkanivá sú postavené hlavne z lipidov. Keď je metabolizmus lipidov narušený, vyvinú sa dysregulačné patológie vo forme ketózy, steatózy pečene, aterosklerózy, obezity atď.

BIBLIOGRAFICKÝ ZOZNAM

1. Zajace zvieratá. Základné a klinické aspekty: Učebnica. pre vysoké školy /, . – 2. vyd., prepracované. a dodatočné - Petrohrad, Lan, 2005. – 384 s.

2. Zajačik patochémie: Učebnica. pre univerzity / , . – 2. vyd. - ELBI – Petrohrad, 2001. – 688 s.

3. Lyutinsky fyziológia hospodárskych zvierat: Učebnica. pre univerzity / . - M., Kolos, 2001. – 495 s.

4. Novitsky: Učebnica. pre univerzity / , . – Tomsk, Vydavateľstvo Univerzity Tomsk, 2001. – 716 s.

5. Patofyziológia: V 2 zväzkoch. / – M.: GEOTAR – Med., 2003. – 1 t.

6. Severin: Učebnica. pre vysoké školy /. – 4. vydanie, rev. a dodatočné - M.: GEOTAR - Med., 2005. - 784 s.

Keďže lipidy sú v podstate hydrofóbne molekuly, transportujú sa vo vodnej fáze krvi ako súčasť špeciálnych častíc – lipoproteínov.

Štruktúru transportných lipoproteínov možno porovnať s orech kto má škrupina A jadro. „Plášť“ lipoproteínu je hydrofilný, jadro je hydrofóbne.

• vzniká povrchová hydrofilná vrstva fosfolipidy(ich polárna časť), cholesterolu(jeho skupina OH), veveričky. Hydrofilita lipidov povrchovej vrstvy je navrhnutá tak, aby zabezpečila rozpustnosť lipoproteínovej častice v krvnej plazme,
• "jadro" je tvorené nepolárnym estery cholesterolu(HS) a triacylglyceroly(TAG), čo sú transportované tuky. Ich pomer sa líši v rôznych typoch lipoproteínov. Smerom do stredu sú tiež zvyšky mastných kyselín fosfolipidov a cyklická časť cholesterolu.

Schéma štruktúry akéhokoľvek transportného lipoproteínu

Existujú štyri hlavné triedy lipoproteínov:

• lipoproteíny s vysokou hustotou (HDL, α-lipoproteíny, α-LP),
• lipoproteíny s nízkou hustotou (LDL, β-lipoproteíny, β-LP),
• lipoproteíny s veľmi nízkou hustotou (VLDL, pre-β-lipoproteíny, pre-β-LP),
• chylomikróny (CM).

Vlastnosti a funkcie lipoproteínov rôznych tried závisia od ich zloženia, t.j. na type prítomných bielkovín a na pomere triacylglycerolov, cholesterolu a jeho esterov, fosfolipidov.

Porovnanie veľkosti a vlastností lipoproteínov

Funkcie lipoproteínov

Funkcie krvných lipoproteínov sú

1. Prenos do buniek tkanív a orgánov

• nasýtené a mononenasýtené mastné kyseliny v zložení triacylglycerolov na následné skladovanie alebo použitie ako energetické substráty,
• polynenasýtené mastné kyseliny v esteroch cholesterolu na použitie bunkami pri syntéze fosfolipidov alebo tvorbe eikosanoidov,
• cholesterol ako membránový materiál,
• fosfolipidy ako membránový materiál,

Za transport sú primárne zodpovedné chylomikróny a VLDL mastné kyseliny ako súčasť TAG. Lipoproteíny s vysokou a nízkou hustotou - pre transport voľných cholesterolu A mastné kyseliny ako súčasť svojich éterov. HDL je tiež schopný darovať bunkám časť svojej fosfolipidovej membrány.

2. Odstránenie prebytočného cholesterolu z bunkových membrán.

3. Transport vitamínov rozpustných v tukoch.

4. Prenos steroidných hormónov (spolu so špecifickými transportnými proteínmi).

Lipoproteínové apoproteíny

Proteíny v lipoproteínoch sa zvyčajne nazývajú apowhites, existuje ich niekoľko typov – A, B, C, D, E. V každej triede lipoproteínov existujú zodpovedajúce apoproteíny, ktoré plnia svoju vlastnú funkciu:

1. Štrukturálne funkcia (" stacionárne» proteíny) – viažu lipidy a tvoria proteín-lipidové komplexy:

• apoB-48– pridáva triacylceroly,
• apoB-100- viaže triacylglyceroly a estery cholesterolu,
• apoA-I- prijíma fosfolipidy,
• apoA-IV- viaže sa na cholesterol.

2. Kofaktor funkcia (" dynamický» proteíny) – ovplyvňujú aktivitu lipoproteínových metabolických enzýmov v krvi.