A lipid-anyagcsere vagy lipid-anyagcsere összetett biokémiai és élettani folyamat, amely élő szervezetek egyes sejtjeiben megy végbe. Más szóval olyan anyagok, amelyek vízben nem oldódnak, de nem poláris szerves oldószerekben oldódnak [1] .
A lipid anyagcsere a következő folyamatokat foglalja magában:
A " lipidek " kifejezés olyan anyagokat egyesít, amelyeknek közös fizikai tulajdonságuk van - hidrofób, azaz vízben oldhatatlan. Egy ilyen meghatározás azonban jelenleg nem teljesen helytálló, mivel egyes csoportok (triacil-glicerinek, foszfolipidek, szfingolipidek stb.) amfifil vagy amfifil vegyületekként nyilvánulnak meg, azaz mind poláris anyagokban (hidrofilitás), mind pedig kötőanyagban oldódnak. nem poláris (hidrofób). A lipidek szerkezete annyira változatos, hogy a kémiai szerkezetben nincs közös jellemzőjük. A lipideket osztályokra osztják, amelyek olyan molekulákat kombinálnak, amelyek hasonló kémiai szerkezettel és közös biológiai tulajdonságokkal rendelkeznek.
A szervezetben lévő lipidek túlnyomó része zsírok – triacilglicerinek , amelyek energiatárolóként szolgálnak. A zsírok főként a bőr alatti zsírszövetben helyezkednek el , emellett hőszigetelő és mechanikai védelmi funkciókat is ellátnak.
A foszfolipidek a lipidek nagy csoportja, amelyek nevüket az amfifil tulajdonságaikat adó foszforsavmaradékról kapták. Ennek a tulajdonságnak köszönhetően a foszfolipidek kétrétegű membránszerkezetet alkotnak, amelyben a fehérjék elmerülnek. A membránnal körülvett sejtek vagy sejtosztódások összetételében és molekulakészletében különböznek a környezettől, így a sejtben zajló kémiai folyamatok elkülönülnek és térben orientálódnak, ami az anyagcsere szabályozásához szükséges.
A szteroidok , amelyeket az állatvilágban a koleszterin és származékai képviselnek, számos funkciót látnak el. A koleszterin a membránok fontos összetevője és a hidrofób réteg tulajdonságainak szabályozója. A koleszterin származékok ( epesavak ) nélkülözhetetlenek a zsírok emésztéséhez. A koleszterinből szintetizált szteroid hormonok részt vesznek az energia, a víz-só anyagcsere és a szexuális funkciók szabályozásában. A szteroid hormonokon kívül számos lipidszármazék is szabályozó funkciókat lát el, és a hormonokhoz hasonlóan nagyon alacsony koncentrációban fejti ki hatását. Például egy vérlemezke-aktiváló faktor - egy speciális szerkezetű foszfolipid - 10-12 M koncentrációban erős hatással van a vérlemezke -aggregációra; Az eikozanoidok , a polién-zsírsav-származékok, amelyeket szinte minden sejttípus termel, különféle biológiai hatásokat váltanak ki legfeljebb 10-9 M koncentrációban. A fenti példákból az következik, hogy a lipidek biológiai funkcióinak széles skálája van.
Az emberi szövetekben a lipidek különböző osztályainak mennyisége jelentősen eltér. A zsírszövetben a zsírok a száraz tömeg 75%-át teszik ki. Az idegszövet a száraz tömeg 50%-áig lipideket tartalmaz, a főbbek a foszfolipidek és szfingomielinek (30%), koleszterin (10%), gangliozidok és cerebrozidok (7%). A májban a lipidek összmennyisége általában nem haladja meg a 10-13%-ot.
A lipidanyagcsere-zavarok számos betegség kialakulásához vezetnek, de ezek közül kettő a leggyakoribb az emberek körében - az elhízás és az érelmeszesedés .
Az ember napi zsírigénye 70-80 g, bár a táplálékban való tartalom 80-130 g között változhat.
A gyomor lipáz enzimet tartalmaz , amely képes katalizálni a triacilglicerinek lebomlását. Mindazonáltal működésének optimális környezete a semlegeshez közeli környezet. Ezért a lipáz a gyomorban felnőtteknél gyakorlatilag inaktív az alacsony pH-értékek miatt.
A gyerekeknél azonban némileg más a helyzet: a születéskor a gyermekek gyomrának környezete közel semleges (pH (átlag) = 5,5). Ez a jelenség a gyermekek fő táplálékának köszönhető - a tejnek (fehérjéket és zsírsavakat tartalmaz (a szén mennyisége kevesebb, mint 14)). Így a lipáz enzim kulcsszerepet játszik a gyermekek lipidanyagcseréjében. .
A nyombélben az ételt epe és hasnyálmirigylé éri. Az első szakaszban ott történik a zsírok emulgeálása.
A zsírok az étkezési lipidek 90%-át teszik ki . A zsírok emésztése a vékonybélben történik, azonban már a gyomorban a zsírok kis része hidrolizálódik a " nyelvi lipáz " (nyelvi (latin lingua - tongue) lipáz) hatására. Ezt az enzimet a nyelv hátsó felszínén található mirigyek szintetizálják, és savas gyomor pH -n viszonylag stabil . Ezért 1-2 órán belül hat az élelmiszer zsírjára a gyomorban. Ennek a lipáznak a hozzájárulása a zsíremésztéshez azonban felnőtt emberben elhanyagolható. Az emésztés fő folyamata a vékonybélben zajlik .
Mivel a zsírok vízben oldhatatlan vegyületek, csak a víz/zsír határfelületen lehetnek kitéve a vízben oldott enzimek hatásának. Ezért a zsírokat hidrolizáló hasnyálmirigy-lipáz hatását zsíremulgeálódás előzi meg . Az emulgeáció (a zsír vízzel való keveredése) a vékonybélben történik epesók hatására . Az epesavak főleg konjugáltak: taurokól , glikokól és egyéb savak.
Amikor az élelmiszer bejut a gyomorba , majd a belekbe , a vékonybél nyálkahártyájának sejtjei elkezdik kiválasztani a kolecisztokinin (pankreozimin) peptidhormont a vérbe . Ez a hormon az epehólyagra hat , serkenti annak összehúzódását, valamint a hasnyálmirigy külső elválasztású sejtjeire, serkenti az emésztőenzimek , köztük a hasnyálmirigy-lipáz szekrécióját . A vékonybél nyálkahártyájának más sejtjei a szekretin hormont választják ki a gyomorból származó savas tartalom hatására. A szekretin egy peptid hormon, amely serkenti a bikarbonát (HCO 3 - ) szekrécióját a hasnyálmirigy levébe .
A zsírok rendellenes emésztésének oka több ok is lehet. Az egyik az epe epehólyagból történő kiválasztódásának megsértése az epe kiáramlásának mechanikai akadályozásával. Ez az állapot az epehólyagban képződő kövek által az epevezeték szűkületének, vagy az epevezetéknek a környező szövetekben kialakuló daganat általi összenyomódásának a következménye. Az epeszekréció csökkenése az étkezési zsírok emulgeálódásának megsértéséhez vezet, és ennek következtében csökken a hasnyálmirigy-lipáz zsírok hidrolizáló képessége.
A hasnyálmirigy-lé szekréciójának megsértése és ennek következtében a hasnyálmirigy-lipáz elégtelen szekréciója a zsírok hidrolízisének sebességének csökkenéséhez vezet. Mindkét esetben a zsírok emésztésének és felszívódásának megsértése a széklet zsírtartalmának növekedéséhez vezet - steatorrhea (zsíros széklet) fordul elő. Általában a széklet zsírtartalma nem haladja meg az 5% -ot. A steatorrhoea esetén a zsírban oldódó vitaminok (A, D, E, K) és az esszenciális zsírsavak felszívódása károsodik, ezért hosszan tartó steatorrhoea esetén ezen esszenciális táplálkozási faktorok hiánya alakul ki, megfelelő klinikai tünetekkel. A zsírok emésztésének megsértése esetén a nem lipid jellegű anyagok is rosszul emészthetők, mivel a zsír beburkolja az élelmiszer-részecskéket, és megakadályozza az enzimek hatását rajtuk .
A vékonybélben felszívódó lipidek nagy része részt vesz a triacilglicerinek újraszintézisében. Ehhez speciális enzimek dolgoznak az enterociták endoplazmatikus retikulumában.
A lipid felszívódást befolyásoló tényezőkA lipidkatabolizmus az összes lipidkatabolikus folyamat összessége , amely több szakaszból áll:
A lipolízis egy katabolikus folyamat, melynek eredménye a zsírok lebomlása, amely a lipáz enzim hatására megy végbe .
A magasabb zsírsavak (HFA) β-oxidációjának folyamata a következő lépésekből áll:
Bár a β-oxidáció leginkább a zsírsavakra jellemző, az oxidáció két másik típusa is előfordul: az α- és ω-oxidáció. A hosszú szénláncú zsírsavak 2-hidroxisavakká, majd az eredeti szubsztrátnál eggyel kevesebb szénatomot tartalmazó zsírsavakra oxidációját agyi mikroszómákban és más szövetekben, valamint növényekben kimutatták. A hosszú szénláncú 2-hidroxisavak az agyi lipidek összetevői .
Az emberi szervezetben található zsírsavak körülbelül fele telítetlen. Ezeknek a savaknak a β-oxidációja a szokásos módon megy végbe, amíg a kettős kötés a harmadik és negyedik szénatom közé nem kerül. Az enoil-CoA izomeráz enzim ezután a kettős kötést a 3-4 pozícióból a 2-3 pozícióba mozgatja, és a kettős kötést cisz-ről transzra változtatja, ami a β-oxidációhoz szükséges. Ebben a β-oxidációs ciklusban az első dehidrogénezési reakció nem megy végbe, mivel a zsírsavgyökben már jelen van a kettős kötés. Továbbá a β-oxidációs ciklusok folytatódnak, nem térnek el a szokásostól.
A zsírsavak mitokondriumokba való átvitelének megsértése.
A zsírsavak mitokondriumokba való átvitelének sebessége , és így a β-oxidációs folyamat sebessége a karnitin elérhetőségétől és a karnitin-aciltranszferáz I enzim sebességétől függ.
A β-oxidációt a következő tényezők zavarhatják meg:
Hosszan tartó koplalás során a ketontestek a vázizomzat , a szív és a vesék fő energiaforrásává válnak . Így a glükóz az agyban és a vörösvértestekben tárolódik oxidáció céljából . Már 2-3 nappal a koplalás kezdete után elegendő a ketontestek koncentrációja a vérben ahhoz, hogy átjussanak az agysejtekbe és oxidálódjanak, csökkentve a glükózszükségletet.
A szervezet számára a CPE működéséhez és sok más reakcióhoz szükséges oxigén is mérgező anyag, ha úgynevezett aktív formák keletkeznek belőle.
A reaktív oxigénfajták közé tartoznak:
A lipogenezis a zsírsavak szintézisének folyamata , amelyek fő forrása a szénhidrát .
A táplálékkal különféle zsírsavak, köztük az esszenciálisak is bejutnak a szervezetbe. Az esszenciális zsírsavak jelentős része a májban , kisebb mértékben a zsírszövetben és a szoptató emlőmirigyben szintetizálódik . A zsírsavak szintéziséhez szükséges szénforrás az acetil-CoA , amely a glükóz felszívódási periódusában történő lebontása során képződik. Így a szervezetbe jutó felesleges szénhidrátok zsírsavakká, majd zsírokká alakulnak .
Minden ketontest acetoacetil-CoA-ból származik, amely 2 molekula acetil-CoA kondenzációjával jön létre fejtől-farokig. A kondenzációs reakció a mitokondriumokban megy végbe. A májban az acetoacetil-CoA kölcsönhatásba lép egy másik acetil-CoA molekulával, és HOMG-CoA-vá alakul, amely a koleszterin és a szteroidok szintézisének fontos köztiterméke.
A zsírsavakat a szervezet a táplálékból, lipogenezis révén pedig az acetil-CoA- ból szerzi be , amely szénhidrátokból és bizonyos aminosavakból képződik . Az étkezési zsírsavkeverék összetétele nagymértékben változik a telítetlenség mértékét és a lánchosszúságot tekintve. A magasabbrendű állatok lipogenezise csak a palmitát képződését foglalja magában, amelyből más telített és egyszeresen telítetlen savak keletkeznek. Az állat májában rendelkezésre álló zsírsavak keverékéből e fajra jellemző zsírsavkészlet alakul ki; a szintetizált zsírsavak természetét azonban az étrend is befolyásolja. Az étkezési zsírsavak hasznosítási folyamatai közé tartozik a szénváz rövidítése és meghosszabbítása, valamint a kettős kötés bevezetése .
A foszfolipidek számos fontos biológiai funkciót látnak el. A legtöbb poláris lipidhez hasonlóan ezek is amfifil vegyületek, amelyek hidrofób és hidrofil csoportokat hordoznak. Egyes foszfolipidek , mint például a foszfatidilkolin, dipoláris ionok kationos és anionos csoportokkal, és a sejtmembránrendszerek fő alkotóelemei. Például egy myelinizált idegrostban a foszfolipidek és cerebrozidok a száraz tömeg körülbelül 60%-át teszik ki.
A test lipidjei között a foszfolipidek egyenetlenül oszlanak el. A foszfolipidek gazdag forrásai a különböző mirigyek szöveti lipidjei , különösen a máj , valamint a vérplazma, ahol az összes lipid akár felét is kiadhatják. A foszfolipidek a madártojássárgájában és a hüvelyes magvakban is a domináns lipidek. Különféle foszfolipidek metabolizmusát az állati test bizonyos helyein különböző izotópok, leggyakrabban 32 R felhasználásával tanulmányozták. Ezeknek a lipideknek a felezési ideje a máj foszfatidil-kolinja esetében kevesebb, mint egy naptól az agy foszfatidil-etanolaminéig több mint 200 napig terjed .
A koleszterin a fő szteroid az állati szervezetben. Felnőttnél a koleszterintartalom 140-150 g.A szteroid körülbelül 93%-a a membránok része, 7%-a pedig a testnedvekben. A koleszterin növeli a membránok mikroviszkozitását és csökkenti a H 2 O és a vízben oldódó anyagok permeabilitását. A vérben szabad koleszterin formájában jelenik meg, amely a lipoproteinek héjában található , és észterei, amelyek a TAG - mal együtt alkotják e részecskék belső tartalmát. A koleszterin és észtereinek a kilomikron tartalma ~5%, a VLDL -ben ~10%, az LDL -ben ~50-60%, a HDL -ben pedig ~20-30%. A koleszterin koncentrációja a felnőttek vérszérumában általában ~ 200 mg / dl vagy 5,2 mmol / l, ami megfelel a koleszterin egyensúlynak, amikor a szervezetbe belépő koleszterin mennyisége megegyezik a szervezetből kiürült koleszterin mennyiségével. Ha a koleszterin koncentrációja a vérben magasabb a normálisnál, akkor ez a szervezetben való visszatartását jelzi, és az érelmeszesedés kialakulásának kockázati tényezője .
A koleszterin az összes állati szteroid prekurzora:
A koleszterin-egyensúly annak köszönhető, hogy egyrészt a koleszterin élelmiszerből származik (~ 0,3-0,5 g/s), másrészt a májban vagy más szövetekben szintetizálódik (~ 0,5 g/s), másrészt A székletből epesavak , epekoleszterin , szteroid hormonok lebontásának termékei, faggyúval , hámló hám membránjainak részeként választódik ki (~ 1,0 g/ s )
Az eikozanoidok, köztük a prosztaglandinok , tromboxánok , leukotriének és számos más anyag, a sejtfunkciók rendkívül aktív szabályozói. Nagyon rövid T 1/2 -vel rendelkeznek , ezért "helyi hatású hormonokként" működnek, befolyásolják az őket termelő sejt anyagcseréjét az autokrin mechanizmussal, a környező sejteken pedig a parakrin mechanizmussal. Az eikozanoidok számos folyamatban vesznek részt: szabályozzák a simaizomsejtek tónusát, és ennek eredményeként befolyásolják a vérnyomást , a hörgők , a belek és a méh állapotát. Az eikozanoidok szabályozzák a víz és a nátrium kiválasztását a vesékben, befolyásolják a vérrögképződést. A szövetkárosodás vagy fertőzés után fellépő gyulladásos folyamat kialakulásában különböző típusú eikozanoidok vesznek részt. A gyulladás olyan jelei, mint a fájdalom, duzzanat, láz, nagyrészt az eikozanoidok hatásának tulajdoníthatók. Az eikozanoidok túlzott szekréciója számos betegséghez, például bronchiális asztmához és allergiás reakciókhoz vezet .
Az eikozanoidok szintézisének fő szubsztrátja az arachidonsav (ω-6-eikozatetraénsav), amely 4 szénatomon (5, 8, 11, 14) kettős kötést tartalmaz. Lenyelhető vagy linolsavból szintetizálható . Kis mennyiségben használható a három kettős kötéssel (5, 8, 11) rendelkező ω-6-eikozatriénsav és az 5, 8, 11, 14 pozícióban 5 kettős kötéssel rendelkező ω-3-eikozapentaénsav. az eikozanoidok szintéziséhez, 17. Mindkét kisebb eikozánsav vagy élelmiszerből származik, vagy olajsavból, illetve linolénsavból szintetizálódik.
A leukotriének szintézise a prosztaglandin szintézisétől eltérő utat követ , és a hidroxiperoxidok - hidroperoxid-deikózatetraenoátok (HPETE) képződésével kezdődik. Ezek az anyagok vagy redukálódnak hidroxi-ikozatetroenoátokká (HETE), vagy pedig leukotriénekké vagy lipoxinokká alakulnak. A GETE különbözik az 5., 12. vagy 15. szénatomon lévő hidroxilcsoport helyzetében, például: 5-GETE, 12-GETE.
A lipoxinok (például a bázikus lipoxin A 4 ) 4 konjugált kettős kötést és 3 hidroxilcsoportot tartalmaznak.
A lipoxinok szintézise a 15-lipoxigenáz arachidonsavra gyakorolt hatására kezdődik , majd reakciók sorozata megy végbe, ami lipoxin A 4 képződéséhez vezet.
Az anafilaxiában lassan reagáló anyag (MPR-A) C 4 , D 4 és E 4 leukotriének keveréke . Ez a keverék 100-1000-szer hatékonyabb a hörgők simaizom összehúzódásában, mint a hisztamin vagy a prosztaglandin . Ezek a leukotriének a leukotrin B 4 -gyel együtt növelik az erek permeabilitását és a leukociták beáramlását és aktivációját okozzák, emellett fontos szabályozók számos gyulladásos folyamattal vagy gyors allergiás reakcióval járó betegségben (például bronchiális asztmában ).
Bár az eikozanoidok minden típusának hatása nem teljesen ismert, vannak példák a gyógyszerek – az eikozanoidok analógjainak – sikeres alkalmazására különféle betegségek kezelésére. Például a PG E 1 és PG E 2 analógjai elnyomják a sósav szekrécióját a gyomorban azáltal, hogy blokkolják a II. típusú hisztamin receptorokat a gyomornyálkahártya sejtjeiben . Ezek a H2 -blokkolókként ismert gyógyszerek felgyorsítják a gyomor- és nyombélfekély gyógyulását . A PG E 2 és PG F 2 α azon képességét , hogy serkentik a méhizom összehúzódását , a szülés indukálására használják .
A szfingolipidek a ceramid származékai, amelyek a szfingozin aminoalkohol és egy zsírsav kombinációjából származnak . A szfingolipidek csoportjába tartoznak a szfingomielinek és a glikoszfingolipidek .
A szfingomielinek különféle szövetek sejtmembránjában találhatók, de legnagyobb mennyiségük az idegszövetben található. A mielinhüvelyek szfingomielinjei főként hosszú szénláncú zsírsavakat tartalmaznak: lignocerin- és idegsavakat, míg az agy szürkeállományának szfingomielinje túlnyomórészt sztearinsavat tartalmaz .
A lizoszómák olyan enzimeket tartalmaznak, amelyek bármilyen sejtkomponenst hidrolizálnak. Ezeket az enzimeket savas hidrolázoknak nevezik, mivel savas környezetben aktívak.
Pozitív kalóriaegyensúly esetén az élelmiszerek potenciális energiájának jelentős része glikogén vagy zsírenergia formájában raktározódik . Sok szövetben még normál táplálkozás mellett is, nem beszélve a kalóriahiányról vagy az éhezésről, túlnyomórészt a zsírsavak oxidálódnak, nem a glükóz . Ennek oka a glükóz tárolásának szükségessége azon szövetek számára (például az agy vagy a vörösvértestek számára ), amelyeknek folyamatosan szükségük van rá. Ezért a szabályozó mechanizmusoknak, amelyek gyakran hormonokat is magukban foglalnak, biztosítaniuk kell, hogy minden szövetet folyamatosan ellátjanak megfelelő tüzelőanyaggal mind normál táplálkozási, mind éhezési körülmények között. E mechanizmusok meghibásodása akkor fordul elő, ha hormonális egyensúlyhiány áll fenn (például cukorbetegségben az inzulinhiány esetén ), ha az anyagcsere zavart szenved az intenzív laktáció időszakában (például szarvasmarhák ketózisa során ) vagy a növekedés miatt. vemhesség alatti anyagcsere folyamatokban (például juhoknál vemhesség alatti toxikózis). Az ilyen állapotok kóros rendellenességek az éhgyomri szindrómában; számos étvágycsökkenéssel járó betegségnél megfigyelhető.
Ezt a viszonylag ritka genetikai betegséget az jellemzi, hogy a plazma β-lipoprotein sűrűsége 1,063-nál kisebb, és az idegrostok intenzív demyelinizációjával jár. Az Apo-B hiányzik a plazmából, ahogy a chilomikron , a VLDL és az LDL sem . A triacilglicerolok és a plazma koleszterin szintje nagyon alacsony. Ez azt jelzi, hogy apo-B-re van szükség a triacilglicerolok és a koleszterin bélből és májból történő normál felszívódásához, szintéziséhez és szállításához . A lipidek felhalmozódnak a bélbolyhok nyálkahártyájának sejtjeiben , miközben acanthocytosis figyelhető meg - a vörösvértestek gömb alakú deformációja. Az eritrociták több mint 80%-a akantociták, vagy más néven fogazott eritrociták (a görög akantha - fog, tüske szóból).
A nem megfelelő kalóriabevitel a zsírszövet teljes eltűnéséhez is vezethet a bőr alatti és omentális raktárból. Ez előfordulhat daganatok vagy krónikus fertőző betegségek, alultápláltság vagy anyagcsere-rendellenességek, például cukorbetegség vagy pajzsmirigy -megnagyobbodás esetén . Kísérletek során bebizonyosodott, hogy a hipotalamusz egyes területeinek károsodása még egy korábban éhezett állatnál is étvágytalanságot okoz. Az anorexiára, amelynek eredetében a pszichogén komponens számít, az „ anorexia nervosa ” ( anorexia nervosa ) kifejezést használják.
Míg a pajzsmirigybetegségben a test lipidek elvesztése részben a tartalék lipidek túlzott mobilizálásának tudható be, az éhezés, a tiaminhiány vagy a cukorbetegség esetén a cachexia jelentős oka a szervezetnek a szénhidrát-prekurzorokból származó zsírsav -szintetizálási képességének csökkenése .
Az érelmeszesedés (görögül ἀθέρος - pelyva, zab + σκληρός - kemény, sűrű) az elasztikus és izom-elasztikus típusú artériák krónikus betegsége , amely a lipidanyagcsere megsértése miatt következik be, és lerakódás kíséri. koleszterin és néhány lipoprotein frakció az erek intimájában. A lerakódások ateromás plakkok formájában képződnek. A bennük lévő kötőszövet ezt követő burjánzása ( szklerózis ) és az érfal meszesedése a lumen deformációjához és szűkületéhez vezet, egészen az elzáródásig (elzáródásig). Fontos megkülönböztetni az érelmeszesedést a Menckeberg-féle érelmeszesedéstől, az artériák szklerózisos elváltozásainak egy másik formájától, amelyet az artériák középső membránjában a kalcium-sók lerakódása, a lézió diffúzsága ( plakkok hiánya ), az érelmeszesedés kialakulása jellemez. az erek aneurizmái (nem pedig elzáródás). Az erek ateroszklerózisa szívkoszorúér-betegség kialakulásához vezet .
Az atherosclerosis patogenezisének molekuláris mechanizmusaiTaganovich és mások Biológiai kémia. - Minszk: Felsőiskola, 2013. - ISBN 978-985-06-2321-8 .