связями. Процесс происходит с помощью фермента лизилоксидазы (медьсодержащей), осуществляющей окислительное дезаминирование ε-аминогрупп некоторых лизиловых и гидроксилизиловых остатков с образованием реактивных альдегидов. Перекрестное связывание цепей и спиральных молекул идет через Шиффовы основания и альдольную конденсацию и ε-аминогруппами других лизиловых, гидроксилизиловых и гликозилированных остатков.
Клетки, секретирующие коллаген, образуют также фибронектин, который связывается с агрегирующимися коллагеновыми волокнами, а также с протеогликанами: гепаратсульфатами и дерматансульфатами, формируя экстрацеллюлярный матрикс соединительной ткани.
Наследственные заболевания, связанные с нарушением синтеза и созревания коллагеновых волокон, включают несовершенный остеогенез,
синдром Марфана, синдром Элерса-Данлоса, синдром Менке. Несовершен-
ный остеогенез обусловлен генетической поломкой синтеза препроколлагена на рибосомах (нефункционирующие или неэффективно функционирующие аллели про-α-цепей коллагена I типа). Синдром Марфана – удлинение про-α-цепей коллагена II типа, нарушение формирования поперечных сшивок. Синдром Элерса-Данлоса – мутации, обусловливающие изменения про-α-цепей коллагена III типа, резкое уменьшение коллагена III типа; дефицит лизилгидроксилазы – нарушение образования поперечных связей; нарушение метаболизма меди – нарушение образования поперечных связей. Синдром Менке – нарушение метаболизма меди (дефицит лизиноксидазы и нарушение образования поперечных сшивок).
2.3. Нарушения обмена липидов и липоидов [3,8,10,11,13,14]
Несмотря на значительную энергетическую ценность липидов, это не является их основной функцией в организмах. Компоненты пищевых липидов служат для синтеза фосфолипидов мембран клеток, облегчают поступление жирорастворимых витаминов, содержат незаменимые жирные кислоты: линолевую, линоленовую, арахидоновую. У людей арахидоновая кислота образуется из линолевой и не является эссенциальной (незаменимой), если линолевая присутствует в пище в достаточном количестве. На основе арахидоновой кислоты осуществляется синтез биологически активных соединений: лейкотриенов, простагландинов, тромбоксанов. Подкожная жировая ткань у млекопитающих участвует в теплоизоляции, а жировые капсулы внутренних органов защищают их от механических повреждений. Жироподобные соединения (липоиды), главным образом производные фенантрена, также необходимы как мембранные компоненты и предшественники биологически активных соединений: половых гормонов, кортикостероидов, кальциферолов.
116
Нарушения процессов переваривания и всасывания липидов
Наибольшую часть пищевых липидов составляют триглицериды, меньше – фосфолипиды, стероидные соединения. Они подвергаются гидролитическому расщеплению под действием панкреатических ферментов: липазы, фосфолипазы А2 и холестеролэстеразы.
Панкреатическая липаза действует на поверхности раздела жир-вода тонкоэмульгированных липидных капель. Оптимум рН липазы равен 7,8. Она выделяется в неактивной форме (колипаза). Для ее активации необходимы ограниченный гидролиз с помощью трипсина и желчные кислоты. Эмульгирование жиров также осуществляется желчными кислотами (их солями). Желчь, имеющая щелочной рН, способствует нейтрализации кислотности желудочного сока и оптимизации действия ферментов панкреатического сока. Панкреатическая липаза специфична в основном по отношению к гидролизу эфирных связей в 1 и 3 положениях, а гидролиз 2 связи затруднен. Удаление последней жирной кислоты требует изомеризации в первичную эфирную связь, что осуществляется в пищеварительной системе крайне медленно, поэтому продуктами переваривания триацилглицеролов оказываются преимущественно 2-моноацилглицеролы. До глицерола и жирных кислот расщепляются менее одной четверти триацилглицеролов.
Панкреатический сок содержит фосфолипазу А2, также в виде проформы, которая активируется по тому механизму, что и липаза (ограниченный гидролиз трипсином). Для проявления активности фосфолипазы А2 необходимы ионы кальция. Фосфолипаза А2 гидролизует эфирную связь во 2 положении глицерофосфолипидов как желчного, так и пищевого происхождения с образованием лизофосфатидов.
Холесторолэстераза катализирует гидролиз эфиров холестерина с жирными кислотами, холестерол всасывается затем в неэстерированной, свободной форме.
2-Моноацилглицеролы, жирные кислоты, небольшие количества
1-моноацилглицеролов диффундируют в смешанные мицеллы, состоящие из желчных солей, фосфатидилхолина и холестерола желчного происхождения. В мицеллы также поступают лизофосфатиды и пищевой холестерол. Мицеллы всасываются через щеточную каемку активными энтероцитами кишечника. Здесь происходит ресинтез триацилглицеролов по механизму, сходному с этим процессом в других клетках. Всосавшиеся лизофосфолипиды вместе с большей частью всосавшегося холестерола также реацитилируются ацил-КоА с регенерацией фосфолипидов и холестериловых эфиров. Все вновь синтезированные липиды, включая триглицериды, фосфолипиды, холестерол и его эфиры, свободные жирные кислоты, жирорастворимые витамины, объединяются в хиломикроны, которые в составе млечной жидкости (хилуса) собираются в лимфатических сосудах брюшной полости, а затем поступают в кровь через грудные лимфатические протоки.
117
Расстройства жирового обмена могут возникать в процессе переваривания и всасывания. Большое значение эта патология имеет в детском возрасте из-за несовершенства процессов пищеварения. Заболевания, связанные с нарушением процессов переваривания и всасывания жиров, можно разделить на четыре группы.
I группа. Различные заболевания поджелудочной железы приводят к недостаточности панкреатической липазы: врожденное недоразвитие поджелудочной железы, аплазия выводного протока, некроз, фиброз, ги-
поплазия. Пациенты жалуются на тошноту и тяжесть при употреблении жирной пищи, рвоту, диарею; имеют малую массу тела. При непереваривании жиров они появляются в каловых массах. Жиры плохо перевариваются также при острых и хронических панкреатитах, раковых опухолях поджелудочной железы.
IIгруппа. Недостаточное поступление желчи в двенадцатиперстную кишку приводит к нарушению эмульгирования жиров и активации липазы.
Ктаким заболеваниям относятся: врожденная аплазия желчных путей, гепатиты, циррозы печени.
IIIгруппа. Желудочно-кишечные заболевания, связанные с ускорением прохождения пищи, анатомическое и функциональное поражение слизистой оболочки кишечника.
IV группа. Воспаления кишечника различной этиологии: язвенные колиты, дизентерия.
Для определения степени переваривания жиров определяют их наличие в каловых массах.
Транспорт липидов кровью и взаимодействие липопротеидных ком-
плексов с клетками. В плазме крови, куда липиды поступают из лимфы через лимфатические протоки, определяется в среднем 5,7 г/л общих липидов (от 4 до 8 г/л). Все липиды находятся в связанной с белками форме в виде липопротеидных мицелл. Свободные жирные кислоты составляют около 5% от всей липидной фракции и транспортируются в связи с альбумином.
Липопротеины плазмы – водорастворимые белково-липидные комплексы – являются основной транспортной формой липидов в крови. Липопротеины делят на несколько классов по плотности и составу [1,5,14]: хиломикроны (ХМ), липопротеины очень низкой плотности (ЛПОНП); липопротеины низкой плотности (ЛПНП); липопротеины промежуточной плотности (ЛППП); липопротеины высокой плотности (ЛПВП); липопротеины очень высокой плотности (ЛПОВП). Все липопротеидные частицы включают в себя 5 основных компонентов: белки (апопротеины), фосфолипиды, холестерин, эфиры холестерина и триглицериды. Эфиры холестерина и триглицериды формируют гидрофобное ядро мицеллы, а свобод-
118
ный холестерин и фосфолипиды образуют поверхностный липидный монослой, в который встроены апопротеины.
Хиломикроны образуются в эпителиальных клетках тонкой кишки (энтероцитах) в процессе всасывания пищевых жиров и характеризуются наименьшим содержанием апопротеинов (1-2%), среди которых преобладают апопротеины В и С. Диаметр частиц около 500 нм, а плотность составляет в среднем 0,94 г/мл. При низком содержании апопротеинов хиломикроны имеют высокий процент триглицеридов пищевого происхождения (86-94%) и являются транспортной формой последних на пути: кишечная стенка → грудной лимфатический проток → кровяное русло → жировая ткань и некоторые другие ткани.
Липопротеины очень низкой плотности образуются в клетках пе-
чени. На долю белков в них приходится 7-10% от общей массы, причем преобладают апопротеины В, С и Е. Диаметр частицы составляет от 30 до 100 нм, плотность – 0,94-1,006 г/мл. От хиломикронов их отличает, кроме более высокого процента апопротеинов и их состава, то, что они являются транспортной формой эндогенно синтезированных триглицеридов.
Липопротеины низкой плотности и липопротеины промежуточ-
ной плотности формируются в крови при частичном или полном распаде ЛПОНП. На долю белков приходится 22-25% от общей массы, диаметр частиц 15-20 нм, плотность – 1,006-1,063 г/мл. Доминирует апопротеин В. ЛПНП содержат самый высокий процент холестерина и его эфиров (до 50%) и около 30% фосфолипидов. Частицы представляют собой основную транспортную форму холестерина.
Липопротеины высокой плотности характеризуются высоким со-
держанием белка (около 50%), частью формируются в печени или в энтероцитах, а другая часть образуется при распаде ХМ и ЛПОНП. Диаметр частиц 10-15 нм, плотность – 1,06-1,125 г/мл. Среди апопротеинов преобладают А-I и А-II, меньше апопротеина С. В условиях гиперхолестеринемии ЛПВП могут содержать в числе основных белков апопротеины Е. Основной функцией ЛПВП служит обратный транспорт холестерина из периферических тканей в печень для последующего окисления в желчные кислоты или выведения в составе желчи.
Липопротеины очень высокой плотности открыты недавно, плот-
ность может составлять от 1,125 до 1,21 г/мл. Частицы имеют особый состав: 27% белков, 65% липидов и 8% углеводов. По белковому составу апопротеин В – 65%; альбумин – 15%; специфический апопротеин – 20%. Функции данного класса еще не выяснены.
Взаимодействие липопротеиновых мицелл с клетками
Гидролиз триглицеридов ХМ и ЛПОНП протекает на поверхности капилляров жировой ткани, сердечной мышцы, легких, селезенки, почек, диафрагмы и, возможно, других тканей при действии на липопротеиновую частицу фермента липопротеинлипазы. Последняя локализована в мембра-
119
не эндотелия. В результате действия липопротеинлипазы на триглицериды хиломикронов образуются β-моноглицеролы и жирные кислоты. Гидролиз триглицеридов, расположенных в ядре мицеллы, сопровождается значительным уменьшением размера частицы, а неэтерифицированный холестерол, фосфолипиды и апопротеины оказываются в избытке. Показано, что апопротеины С и Е переходят на ЛПВП, а продукты гидролиза триглицеридов - β-моноглицеролы и жирные кислоты вместе с неэтерифицированным холестеролом и фосфолипидами поступают в клетки путем латеральной диффузии. В результате действия липопротеинлипазы на ХМ последние превращаются в «ремнантные» (остаточные) частицы, которые задерживаются в печени и распадаются. Подобным образом происходит и превращение ЛПОНП, при этом апопротеины С и Е переходят на ЛПВП, а апопротеины В остаются на ЛПОНП, которые становятся липопротеинами промежуточной плотности (ЛППП). ЛППП подвергаются атаке фермента триглицеридлипазы, секретируемой в кровь гепатоцитами. Этот фермент продолжает расщепление триглицеридного компонента. В конечном счете образуются мицеллы, обедненные триглицеридами, потерявшие большую часть апопротеинов С и Е, но обогащенные холестеролом и апопротеином В, то есть ЛПНП.
В середине 70-х годов прошлого столетия было показано, что различные клетки – гладкомышечные, эндотелиальные, фибробласты и другие – имеют на своей мембране рецепторы для связывания ЛПНП. Такое связывание, осуществляющее транспорт холестерола в клетки, было названо ре- цепторно-опосредованным эндоцитозом [1,7]. Авторы отмечали, что данный процесс предполагает наличие специфических рецепторов, узнающих частицы и стимулирующих физиологический ответ: захват, образование кластеров – «окаймленных везикул», то есть мицелл, окруженных молекулами рецепторов, формирование эндоцитозных пузырьков и деградацию их в лизосомах клетки. Поступивший в клетку в составе мицелл холестерол подавляет активность 3-гидрокси-3-метилглутарил-КоА-редуктазы, катализирующей собственный биосинтез холестерола клеткой; активирует ацил-КоА-холестеролацилтрансферазу (АХАТ), которая этерифицирует внутриклеточный холестерол и подавляет синтез рецепторов. Рецепторы, обеспечивающие специфический захват ЛПНП, получили название В,Е- рецепторов, поскольку они активно связывают липопротеидные частицы с высоким содержанием апопротеинов В и Е. Они обнаруживаются на клетках печени, фибробластах, гладкомышечных клетках, эндотелии сосудов, макрофагах. В мембранах гепатоцитов обнаружены также рецепторы другого типа – избирательно взаимодействующие с апопротеином Е – Е- рецепторы. Регулируемый уровнем холестерола в клетках синтез рецепторов не сопровождается накоплением холестерина в клетках.
Однако в последующем было показано наличие проникновения в клетку ЛПНП путем нерегулируемого эндоцитоза, который приводит к
120