Про цукровий діабет
На відміну від представників інших класів прості ліпіди не можуть полімеризовані, а ускладнення їх здійснюється за рахунок приєднання самих різних по природі з'єднань. Прості ліпіди не здатні до гідролізу, це в першу чергу, ВЖК, вищі спирти, в тому числі сфингозин, холестерин. Двокомпонентні ж - зазвичай складні ефіри, тобто продукти взаємодії вищих жирних кислот з різними спиртами (гліцерином - нейтральні жири, з вищими ациклічні спиртами - воску, з холестерином - його ефіри). Своєрідним винятком служать цераміди, є, як видно з назви амідами ВЖК і аминоспирта сфингозина. Всі отримані двокомпонентні структури дуже погано розчиняються у воді, але так як в клітці багато гідрофільних сполук, з якими виникає необхідність вступати в різні контакти, ліпіди ускладнюють будову, включаючи в свій склад полярні компоненти (фосфорильовані азотисті підстави, моносахариди, поліпептиди). Утворені міцели представляють із себе вже амфифилы (речовина, частина молекули якого гидрофильна, інша ж - гидрофобна).
Функції ліпідів найрізноманітніші: нейтральні жири - джерела енергії і здатні депонуватися. Їх накопичувачі - ліпоцити, об'єднані в жирову тканину, можуть бути використані як амортизатори, захисники органів черевної порожнини від механічних пошкоджень. Володіючи високою теплоємністю і низькою теплопровідністю, адипоцити беруть участь у підтримці постійної температури тіла. Всі види мембран (клітинні і органоидные) побудовані однотипно, облігатним компонентом є билипидный шар, що включає холестерин і різні фосфоліпіди. Особливу роль - ізолятора - виконує холестерин, входячи до складу мієлінових оболонок. Перебуваючи в шкірі, він перетворюється в холекальциферол (вітамін D); у корі надниркових залоз і статевих залозах з нього синтезуються відповідні гормони (схема 5).
Нервова тканина на відміну від багатьох інших, побудована в основному зі специфічних, складних по структурі ліпідів. Цікаво, що половина вищих жирних кислот фосфоліпідів мембран обов'язково полиненасыщеннная, що позначається на властивостях цього органоида (плинність і проникність). Мало того, такі ВЖК дуже чутливі до дії різних радикалів, в першу чергу, активних форм кисню (АФК): аніона супероксиду О2 .- , пероксиду водню, радикала гідроксилу, які індукують перекисне окислення ліпідів (ПОЛ), що є причиною розвитку багатьох патологічних станів. Однак ланки цього процесу використовуються організмом в самообновлении мембран, в роботі фагоцитів, в синтезі БАВ.
Схема 4. Взаємозв'язок ліпідного обміну з іншими видами обмінів
Особлива роль серед поліненасичених жирних кислот (ПНЖК) належить арахідонової кислоти, з якої в клітинах різних органів і тканин здійснюється генез біологічно активних речовин: простагландинів, лейкотрієнів, тромбоксанів, простацикліну.
Взагалі слід зазначити, що в відміну від вуглеводів, всі необхідні представники яких здатні синтезуватися в організмі, частина ПНЖК належить до незамінним, життєво необхідним, тому їх об'єднують під терміном вітамін F .
Катаболическая фаза для більшості ліпідів також складається з трьох стадій. Якщо молекулу ліпіду складається з двох і більше компонентів, то вона гідролізується, потім продукти піддаються специфічному розпаду. Вивільняється гліцерин фосфорилюється і окислюється до дигидроксиацетонфосфата або в його ізомер - ГА-3-Ф, які вступають у гліколіз, повторюючи долю глюкозо-6-фосфату.
Вищі жирні кислоти, точніше їх активні форми (ацил-КоА), потрапляючи в мітохондрії клітин, що служать субстратами β-окислення, кінцевим продуктом якого є ацетил-КоА, що згорає в циклі трикарбонових кислот (схема 4).
Схема 5. Шляхи використання ефірів холестерину в клітці
Схема 6. Шляхи використання ацетил-КоА в залежності від швидкості розпаду глюкози
а – в нормі;
б – при уповільненні окислення моносахариду
Як відомо, основними энергоисточниками в клітинах є глюкоза і вищі жирні кислоти, але останні для свого повного розпаду (до вуглекислого газу і води) вимагають великих кількостей кисню, що, природно, ускладнює цей процес (звідси зрозуміло, чому поповнівши, важко схуднути). Але з такою метою можуть використовуватися так звані кетонові тіла (ацетоуксусная і бета;-оксимасляна кислоти). У фізіологічних умовах їх основна маса утворюється в печінці із ацетил-КоА в тому випадку, якщо змінюється молярне співвідношення між останнім з'єднанням і оксалоацетатом (схема 6).
Основні постачальники ацетил-КоА - глюкоза і вищі жирні кислоти, а ОА утворюється, в першу чергу, з глюкози. Тому, коли пригнічується розщеплення цього моносахариду, наприклад, при цукровому діабеті, зменшується синтез оксалоацетату, що уповільнює його взаємодія з ацетил-КоА, і останній конденсується в ацето-ацетат (схема 6).
Слід зазначити, що субстратом у генезі холестерину і ВЖК теж служить ацетил-КоА, тільки ця речовина використовується на ці цілі тоді, коли пригнічується його розпад у ЦТК. Подібна ситуація виникає в тих умовах, коли в результаті роботи циклу Кребса і пов'язаного з ним біологічного окислення і окисного фосфорилювання утворюється багато молекул АТФ. Надлишок останніх інгібує подальше перетворення цитрату в циклі лимонної кислоти, він виходить з мітохондрій, розпадається на вихідні складові частини. При цьому вивільняється ацетил-КоА, який конденсуючись, і дає або ВЖК, або холестерин (схеми 4, 7). Особливу роль у синтезі цих сполук грає НАДФН+Н+, джерелом якого служить тільки пентозофосфатный шлях окислення глюкози (схема 2).
Мало того, в жировій тканині накопичення нейтральних жирів визначається достатньою кількістю моносахаридів (схема 7). Як видно зі схеми обидва компоненти нейтрального жиру: і ВЖК, і гліцерол-1-фосфат - утворюються з фосфорильованій глюкози.
Якщо в липоцит і потрапить гліцерин, він не здатний брати участь у генезі ТАГ-ів, так як в цих клітинах відсутня глицерокиназа - фермент, який активує цей спирт, без чого остання не може вступати в реакції. Крім того, цитоплазматичний ацетил КоА використовується в різних реакціях ацетилювання з утворенням ацетилхоліну, ацетилглюкозаміну та інших похідних моносахаридів – складових частин гетерополисахаридов.
Особлива роль у життєдіяльності організму належить перекисному окисленню ліпідів. Як вже зазначалося, його індукторами служать АФК (див. вище), які можуть генеруватися і в невеликих кількостях і в фізіологічних умовах. При гіпероксіі, гіпоксії, дії різних променів (рентген,- ультрафіолетових, інфрачервоних і т.д.), токсинів та інших факторів рівень активних форм кисню буде зростати. Їх називають радикалами за рахунок наявності локалізації неспареного електрона. Активність ліпопероксидації пригнічується речовинами, які є в нормі в клітинах і в плазмі крові. Це як ензими: глутатіон-пероксидазу (селен-містить ензим), глутатіон-редуктазу, каталазу, пероксидазу, глюкозо-6-фосфат-дегидрогеназу (ПФП), так і з'єднання, неферментативной природи (каротин, вітаміни А, Е, С, Р, рибофлавін, глутатіон, цистеїн і ін.), мають здатність знешкоджувати АФК, і є пастками радикалів.
Якщо ж чомусь не справляється антиокислювальна захист або накопичується занадто багато вільних радикалів, останні починають впливати на ВЖК ліпідів, локалізовані в мембранах, руйнуючи їх. Деструкція плазмолемм порушує життєдіяльність клітин. Цей процес неспецифічний і служить ланкою в патогенезі багатьох захворювань (атеросклерозу, панкреатиту, ревматоїдного артриту і т.д.) (вільний радикал захворювань).
