МЕТАБОЛИЧЕСКИЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ В ЖИРОВОЙ ТКАНИ И МОБИЛИЗАЦИЯ ЖИРОВ
(Биохимия человека, Т.1. стр 264-268 ) http://edu.sernam.ru/book_b_chem1.php?id=171
Триацилглицеролы, находящиеся в жировой ткани, постоянно подвергаются липолизу (гидролизу) и вновь эстерифицируются (рис. 26.8). Эти превращения не являются прямой и обратной реакциями одного процесса. Они протекают по разным путям с участием различных реактантов и ферментов. Многие метаболические, гормональные и связанные с питанием факторы, регулирующие процессы метаболизма в жировой ткани, оказывают действие либо на процессы эстернфикации, либо на процессы липолиза. Суммарный результат этих двух процессов определяет величину пула свободных жирных кислот в жировой ткани, последний служит источником свободных жирных кислот в плазме и определяет их уровень. Поскольку от уровня свободных жирных кислот в плазме в значительной степени зависит метаболизм в других тканях, в первую очередь в печени и мышцах, факторы, действующие в жировой ткани и регулирующие выход из нее свободных жирных кислот, оказывают влияние на Процессы, происходя далеко за пределами этой ткани.
ПУТИ МЕТАБОЛИЗМА
(рис. 26.8)Эстерификация и липолиз
Триацилглицеролы синтезируются в жировой ткани из ацетил-СоА и глицерол-3-фосфата по механизму, приведенному на рис. 25.1. Из-за низкой активности в жировой ткани фермента глицеролкиназы глицерол практически не вовлекается в процесс эстерификации. Необходимый для синтеза триацилглицеролов глицерол-3-фосфат образуется из глюкозы, поступающей в жировую ткань с кровью.
Триацилглицеролы гидролизуются гормон - чувствительной липазой до свободных жирных кислот и глицерола. Этот фермент отличается от липопротеинлипазы, катализирующей гидролиз липопротеиновых триацилглицеролов перед их поглощением внепеченочными тканями (см. с. 262). Поскольку жировая ткань практически не способна утилизировать глицерол, он диффундирует в плазму крови, откуда поступает в такие ткани, как печень или почки, в которых подвергается дальнейшим превращениям благодаря наличию активной глицеролкиназы. Свободные жирные кислоты, образовавшиеся в процессе липолиза, превращаются в жировой ткани в ацил-СоА под действием ацил-СоА-синтетазы, а затем вновь эстерифицируются глицерол-3-фосфатом с образованием триацилглицеролов.
Таким образом, в жировой ткани осуществляется непрерывный цикл, включающий липолиз и эстерификацию. Однако если скорость липолиза превышает скорость эстерификации, в жировой ткани накапливаются свободные жирные кислоты, которые затем диффундируют в плазму, где связываются сывороточным альбумином; в результате уровень свободных жирных кислот в плазме увеличивается. Свободные жирные кислоты плазмы служат одним из основных источников энергии для многих тканей.
Метаболизм глюкозыПри увеличении потребления глюкозы жировой тканью отток свободных жирных кислот из нее уменьшается, однако выход глицерола продолжается. Это свидетельствует о том, что действие глюкозы не вызывает уменьшения скорости липолиза.
Рис. 26.8. Метаболические процессы в жировой ткани.
Гормон - чувствительная липаза активируется АКТГ, ТТГ, глюкагоном, адреналином, норадреналином и вазопрессином и ингибируется инсулином, простагландином Е, и никотиновой кислотой. Детали образования глицерол-3-фосфата из промежуточных продуктов гликолиза приведены на рис. 25.1. ПФП — пентозофосфатный путь; ТГ — триацилглицерол; СЖК — свободные жирные кислоты; ЛПОНП — липопротеины очень низкой плотности.
Полагают, что глюкоза обеспечивает образование глицерол-3-фосфата, который эстерифицируется СоА-производными жирных кислот.
В жировой ткани осуществляется несколько путей метаболизма глюкозы, в том числе окисление в цикле лимонной кислоты до СO2, окисление по пентозофосфатному пути, превращение в длинноцепочечные жирные кислоты и участие в образовании ацилглицеролов (в форме глицерол-3-фосфата). При поступлении глюкозы в жировую ткань в большом количестве основная ее часть окисляется до а также превращается в жирные кислоты. Однако при уменьшении количества потребляемой глюкозы большая ее часть используется для образования глицерол-3-фосфата и затем ацилглицеролов, что позволяет свести до минимума отток свободных жирных кислот.
Поглощение свободных жирных кислотВ жировой ткани имеются по крайней мере два пула свободных жирных кислот. Пул свободных жирных кислот (рис. 26.8, пул 1), образующихся при гидролизе триацилглицеролов, идентичен пулу свободных жирных кислот, подвергающихся реэстерификации. Жирные кислоты данного пула поступают также в плазму. Жирные кислоты, которые поглощаются из окружающей среды, после действия липопротеинлипазы на триацилглицеролы хиломикронов и ЛПОНП образуют другой пул (пул 2); меченые жирные кислоты пула 2 могут попасть в пул 1 только после вхождения в состав триацилглицеролов.
РОЛЬ ГОРМОНОВ В МОБИЛИЗАЦИИ ЖИРОВИ
Инсулин
Скорость высвобождения свободных жирных кислот из жировой ткани регулируется рядом гормонов, влияющих либо на скорость липолиза, либо на скорость эстерификации. Инсулин ингибирует выход свободных жирных кислот из жировой ткани, в результате чего уменьшается концентрация свободных жирных кислот в плазме. Он усиливает процесс липогенеза и биосинтез ацилглицеролов, окисление глюкозы до по пентозофосфатному пути. Все эти эффекты зависят от концентрации глюкозы и могут быть объяснены в значительной мере способностью инсулина увеличивать поступление глюкозы в клетки жировой ткани; это достигается в результате транслокации переносчиков глюкозы из аппарата Гольджи к плазматической мембране.
Показано, что инсулин увеличивает также активность пируватдегидрогеназы, ацетил-СоА-карбоксилазы и глице-ролфосфат-ацилтрансферазы; на фоне увеличения поступления глюкозы в клетки жировой ткани эти ферменты способствуют усилению синтеза жирных кислот и ацилглицеролов. Известно, что эти ферменты координированно регулируются путем ковалентной модификации, а именно по механизму фосфорилирования —дефосфорилирования.
Основное действие инсулина в жировой ткани состоит в ингибировании активности гормон-чувствительной липазы, в результате чего уменьшается высвобождение не только свободных жирных кислот, но и глицерола. Жировая ткань более чувствительна к действию ийсулина, чем многие другие ткани. Это свидетельствует о том, что in vivo жировая ткань является главным местом действия инсулина.
Гормоны, стимулирующие липолиз
(рис. 26.9)Ряд других гормонов ускоряет высвобождение свободных жирных кислот из жировой ткани и повышает их концентрацию в плазме путем увеличения скорости липолиза триацилглицеролов. К таким гормонам относятся адреналин, норадреналин, глюкагон, адренокортикотропный гормон (АКТГ), а- и (-меланоцитстимулирующий гормон (МСГ), тирео-тропный гормон (ТТГ), гормон роста (ГР) и вазо-прессин. Многие из этих гормонов являются активаторами гормон-чувствительной липазы. Для оптимального протекания большинства липолитических процессов необходимо присутствие глюкокортикоидов и гормонов щитовидной железы. Сами по себе эти гормоны не оказывают прямого влияния на липолиз, а действуют как факторы, стимулирующие действие других гормонов.
Гормоны, которые быстро промотируют липолиз, например катехоламины, стимулируют активность аденилатциклазы—фермента, катализирующего превращение АТР в с AM Р. Механизм действия в этом случае аналогичен механизму гормональной стимуляции гликогенолиза, рассмотренному выше (см. гл. 19). сАМР путем стимуляции сАМР-зависимой протеинкиназы превращает неактивную гормон-чувствительную триацилглицероллипазу в активную липазу. Липолиз регулируется в основном количеством с АМР, присутствующим в тканях. Следовательно, процессы, вызывающие разрушение сАМР или приводящие к его образованию, оказывают также действие на липолиз. сАМР гидролизуется до 5-АМР при участии цикло-3,5-нуклео-тидфосфодиэстеразы.
Этот фермент ингибируется метилксантинами, такими, как кофеин и теофиллин. Поэтому потребление кофе, содержащего кофеин, вызывает существенное и длительное повышение уровня СЖК в плазме крови человека.
Инсулин действует как антагонист гормонов, стимулирующих липолиз. В настоящее время полагают, что липолиз более чувствителен к изменению концентрации инсулина в крови, чем процессы утилизации глюкозы и реакции эстерификации. Антилиполитическое действие инсулина, никотиновой кислоты и простагландина Е, можно объяснить либо ингибированием синтеза с АМР на стадии, катализируемой аденилатциклазой, либо стимулированием действия фосфодиэстеразы.
В основе механизма действия гормонов щитовидной железы лежит, вероятно, увеличение уровня с АМР за счет создания более благоприятных условий для прохождения стимула от рецептора на наружной стороне клеточной мембраны к участку локализации аденилатциклазы на внутренней стороне мембраны, а также ингибирования активности фосфодиэстеразы.
Стимулирующее действие гормона роста на липолиз развивается медленно. Оно связано с синтезом ферментов, участвующих в образовании сАМР. Глюкокортикоиды стимулируют липолиз, ускоряя синтез липазы сАМР-независимым путем, который ингибируется инсулином. Приведенные данные помогают понять роль гипофиза и коры надпочечников в усилении мобилизации жиров.
Симпатическая нервная система путем высвобождения норадреналина в жировой ткани играет центральную роль в мобилизации свободных жирных кислот. Усиление липолиза, вызываемое действием многих из рассмотренных выше факторов, можно уменьшить или полностью предотвратить путем денервации жировой ткани, блокадой нервных ганглиев гексаметонием или путем истощения резервов норадреналина при введении резерпина.
СРАВНИТЕЛЬНЫЕ АСПЕКТЫ
Жировая ткань человека не является, по-видимому, важным местом липогенеза. На это указывают опыты с мечеными глюкозой и пируватом, которые показали, что лишь очень незначительная часть метки обнаруживается в длинноцепочечных жирных кислотах. В жировой ткани, по-видимому, отсутствует ключевой фермент липогенеза— АТР-цитратлиаза; следует также отметить, что активность этого фермента в клетках печени очень низкая. Другие ферменты, например и «яблочный» фермент, активность которых адаптивно возрастает в ткани крыс при усилении липогенеза, не изменяют активности в жировой ткани человека.
Предполагают, что для человека характерен «синдром избытка углеводов», обусловленный ограниченной способностью организма трансформировать избыток углеводов путем липогенеза. У птиц липогенез протекает в печени и приобретает особое значение в связи с необходимостью липидов для образования яиц. Жировая ткань человека не чувствительна к действию большинства гормонов, стимулирующих липолиз, кроме катехоламинов. Представляет интерес также отсутствие «липолитического» ответа на адреналин у кроликов, морских свинок, свиней и кур, выраженное липолитическое действие глюкагона у птиц наряду с отсутствием антилиполитического действия инсулина и наконец отсутствие синтеза ацилглицеролов
http://i59.fastpic.ru/big/2015/0222/94/ … 1c7094.jpg
Рис. 26.9. Регуляция липолиза в жировой гкани.
ГТГ - тиреотропный юрмон; СЖК- свободные жирные кислоты. Обратите внимание на то, что благодаря каскадной последовательности промесса может происходить на различных стадиях. Липолиз тормозится при: удалении стимулирующего гормона: 2) действии фосфагазы липазы; 3) ингибировании липазы и аденилатциклазы высокими концентрациями СЖК; 4» ингибировании аденилатциклазы аденозином: 5) гидролизе с А М Р, катализируемом фосфодихчсрнзой. Возможно, что АКТГ. и глюкагон не активируют аденилатциклазу поскольку необходимые концентрации каждого из мтих гормонов гораздо выше, чем обнаруживаемые в кровотоке. Пунктирными линиями показаны положительные и отрицательные регуляторные эффекты, а сплошными линиями поток субстратов.
из глюкозы у голубей. По-видимому, все это свидетельствует о том, что у исследованных видов животных функционируют различные механизмы, регуляции метаболических процессов в жировой ткани.
Учитывая, с одной стороны, что у больных сахарным диабетом возникают глубокие нарушения метаболизма, главным образом в результате избыточного поступления свободных жирных кислот из жировых депо, и что, с другой стороны, инсулин в значительной мере устраняет эти нарушения, можно сделать вывод о том, что этот гормон играет важную роль в регуляции метаболизма в жировой ткани.
РОЛЬ БУРОЙ ЖИРОВОЙ ТКАНИ В ТЕРМОГЕНЕЗЕ
Бурая жировая ткань становится зоной активного метаболизма в первую очередь в тех случаях, когда организму необходимо генерировать тепло. Эта ткань характеризуется высоким уровнем метаболизма при пробуждении от зимней спячки (у некоторых видов животных), при охлаждении (термогенез без озноба), а также у новорожденных животных. У человека эта ткань играет менее важную роль, но, как показали исследования, у здоровых людей бурая жировая ткань достаточно активна и, по-видимому, осуществляет термогенез, индуцированный приемом пищи; это позволяет объяснить, почему некоторые люди не полнеют, хотя потребляют много пищи. Следует отметить, что у людей, страдающих ожирением, бурая жировая ткань либо выражена очень незначительно, либо вообще отсутствует. Бурая жировая ткань хорошо снабжается кровью, в ее клетках сравнительно высокое содержание митохондрий и цитохромов, а активность АТР-синтазы весьма незначительна. Бурая жировая ткань эффективно окисляет как глюкозу, так и жирные кислоты.
Норадреналнн, высвобождаемый из окончаний симпатических нервных волокон, стимулирует липолиз в бурой жировой ткани. В митохондриях клеток этой ткани окисление и фосфорилирование не являются сопряженными процессами, на что указывает отсутствие эффекта действия динитрофенола, а также дыхательного контроля со стороны ADP. В клетках бурой жировой ткани фосфорилирование протекает на субстратном уровне, например на стадии, катализируемой сукцинат-тиокиназой, и при гликолизе. Таким образом, при окислении образуется много тепла и лишь незначительная часть свободной энергии запасается в виде АТР. С позиций хемиосмотической теории следует, что протонный градиент, существующий в норме на внутренней мембране митохондрий, в бурой ткани рассеивается; эту функцию выполняет термогеннн — белок, который осуществляет перенос протонов через мембрану. Эти представления позволяют объяснить кажущееся отсутствие влияния разобщителей (рис. 26.10).
http://edu.sernam.ru/archive/arch.php?p … image1.gif
Рис. 26.10. Термогенез в бурой жировой ткани.
При функционировании дыхательной цепи наряду с переносом протонов генерируется теплота. При возвращении протонов во внутренний митохондриальный компартмент по каналу, образуемому термогенином, АТР не синтезируется (как это имеет место при переносе протонов системой F,-АТР-синтазы), а происходит рассеивание энергии в форме тепло гы. В условиях, когда бурая жировая ткань не стимулируется, перенос Н + но термо! спиновому каналу ингибируется пуриновыми нуклеотидами. Это ингибирование снимается норадреналином. который стимулирует образование свободных жирных кислот (СЖК) и ацил-СоА. Обратите внимание на двойную роль ацил-СоА, который не только усиливает действие термогенина, но и поставляет восстановительные эквиваленты для дыхательной цепи. (®) положительные и (©) отрицательные регуляторные эффекты.
ЛИТЕРАТУРА
Brown М. S., Goldstein J. L. Lipoprotein metabolism in the macrophage: Implications for cholesterol deposition in atherosclerosis, Annu. Rev. Biochem., 1983, 52, 223.
Cryer A. Tissue lipoprotein lipase activity and its action in lipoprotein metabolism, Int. J. Biochem., 1981, 13, 525.
Eisenberg S. Lipoproteins and lipoprotein metabolism, Klin. Wochenschr., 1983, 61, 119.
Fain J. N. Hormonal regulation of lipid mobilization from adipose tissue. Page 119 in: Biochemical Actions of Hormones. Vol. 7. Litwack G. (ed.), Academic Press, 1980.
Fielding C. J.. Fielding P. E. Metabolism of cholesterol and lipoproteins. Page 404 in: Biochemistry of Lipids and Membranes; Vance D. E., Vance J. E. (ed.), Benjamin/Cummings, 1985.
Himms-Hagen J. Brown adipose tissue metabolism and thermogenesis, Annu. Rev. Nutr., 1985, 5, 69.
Krauss R. M. Regulation of high density lipoprotein level, Med. Clin. North Am., 1982, 66, 403. л
Lieber C. S. Alcohol and the liver: Metabolism of ethanol, metabolic effects and pathogenesis of injury, Acta. Med. Scand. (Suppl), 1985, 703, 11.
Sparks J.D., Sparks C.E. Apolipoprotein В and lipoprotein metabolism, Adv. Lipid Res., 1985, 21, 1.
Отредактировано Д.С. (2015-02-22 07:14:49)