Регуляция и патология липидного обмена

NADH + H + NAD + Регуляция биосинтеза жирных кислот (обеспечение субстратом) Цитозоль Глюкоза Пируват Ацетил – КоА Малат Оксалоацетат Цитрат Ацетил - КоА Оксалоацетат NADPH + H + NADP + Ацил-КоААцил-карнитин Ацил-КоА Карнитин АКТ-I Цитрат Фосфофруктокиназа АТФМалонил-КоА Карнитин Митохондрия АКТ-II β-окисление ПДГ ПК Малонил-КоА Межмембранное пространство

Регуляция биосинтеза жирных кислот CH 3 – CO – KoA CO 2 АТФ + + Ацетил-КоА карбоксилаза НООС – CH 2 – CO – KoAАДФ + +Pi Ацетил-КоА Малонил-КоА

ГлюкагонАдреналин Цитрат Пальмитоил - КоА Неактивные протомеры Ацетил – КоА карбоксилазы мРНК ДНК Инсулин Активная (Е – ОН) Ацетил –КоА карбоксилаза Неактивная (Е – ОР) Ацетил – КоА карбоксилаза Регуляция биосинтеза жирных кислот (активность ацетил – КоА – карбоксилазы) Протеинкиназа АТФАДФ Фосфатаза PiH2OH2O Инсулин Субстратно-гормональные механизмы /диссоциация /дефосфорилирование Индукция Ассоциация Фосфорилирование

Регуляция обмена ТАГ в адипоцитах (синтез) ТАГ Липопротеинлипаза НЭЖК Глицерол Печень ЛПОНП ЛПНП ХМ зрелые ХМ ост. Инсулин Глюкоза ДАФ Гли-3-ф Липопротеинлипаза ТАГ Ацил-КоА ГЛЮТ-4 КровьАдипоцит * ТГ-синтаза

Регуляция обмена ТАГ в адипоцитах (гидролиз) Протеинкиназа ГЧ –липаза Неактивная (Е-ОН) ГЧ –липаза Активная (Е-ОР) PiН2ОН2О ТАГДАГ МАГ Глицерол НЭЖК СТГ Глицерол НЭЖК Фосфатаза Инсулин Адипоцит Кровь β- окис- ление Ткани АДФАТФ Глюкагон Адреналин Норадреналин Альбумины НЭЖК /дефосфорилирование Синтез Фосфорилирование Гормональные механизмы Печень

Липаза (ГЧЛ-ОН) Цитоплазма Жировая капля П П П П П П П П Жировая капля П П П-Ф П ПП П ФФ Ф Протеин киназа ГЧЛ-ОН ГЧЛ-ОФ Цитоплазма Глюкагон Адреналин Без действия гормонаПосле действия гормона АТФ АДФ Регуляция обмена ТАГ в адипоцитах (роль белка перилипина)

Патология липидного обмена Нарушения переваривания и всасывания (заболевания поджелудочной железы, печени, желчевыводящих путей, кишечника) Нарушения межуточного обмена -Нарушение обмена холестерола -Сахарный диабет -Жировая дистрофия печени -Ожирение -Гиперлипопротеинемии

Биохимические нарушения при сахарном диабете 1.Гипергликемия 2.Глюкозурия, полиурия 3.Отрицательный азотистый баланс 4.Гиперосмотическая дегидратация 5.Холестеринемия 6.Увеличение содержания ЛПНП 7.Увеличение коэффициента атерогенности 8.Ускорение развития атеросклероза 9.Кетонемия, кетонурия 10.Кетоацидоз Ацетил-КоА ЦТК АТФ СО 2 +Н 2 О Ацил-КоА ТАГ β-окси-β- метилглутарил-КоА Кетоновые тела Холестерин ЛПНП ЛПВП НАДФHH + НАДФ

Митохондрия гепатоцитов Биосинтез кетоновых тел СН 3 С = О SKoA Ацетил-КоА СН 3 С = О СН 2 С = О SKoA Ацетоацетил-КоА СН 3 С = О SKoA HS-KoA О C-S-KoA СН 2 HO – C – CH 3 СН 2 СOOН ГМГ-КоА СН 3 -С-S-KoA О Ацетил-КоА ГМГ-КоА -лиаза СН 3 С = О СН 2 СООН Ацетоацетат НАДHH + НАД СН 3 НСОН СН 2 СООН β-гидроксибутат -СО 2 СН 3 С = О СН 3 Ацетон

Кетоновые тела как источник энергии Печень Кровь Ткани (мышцы, сердце, мозг) Ацетил-КоА Глюкоза НЭЖК Ацетоацетил-КоААцетоацетатβ-гидроксибутират Ацетоацетатβ-гидроксибутират СН 3 С = О СН 2 СООН СН 3 НСОН СН 2 СООН Сукцинил-КоА Сукцинат β-гидроксибутират дегидрогеназа S-KoA СН 3 С = О СН 2 С = О Ацетоацетил-КоА Сукцинил-КоА- ацетоацетат- трансфераза Тиолаза СН 3 -С~S-KoA О Ацетил-КоА 2 ЦТК НАДНН + НАД

Механизм развития жировой инфильтрации печени Дисбаланс питания Мало белка, много ТАГ Недостаток липотропных соединений в пище Холин, метионин, В 12, В 10 Повреждение гепатоцитов Вирусы, токсины, яды, алкоголь, никотин Нарушение функции ферментов метилирования Нарушение синтеза холина Нарушение синтеза карнитина Нарушение транспорта ацил-КоА в митохондрии Нарушение β- окисления ацил-КоА Нарушение синтеза лецитина Нарушение образования ЛПОНП Нарушение выведения ТАГ из печени Накопление ТАГ в гепатоцитах

Характеристика содержания жира в организме ИМТ (индекс массы тела) = Масса, кг Рост, м 2 Идеальная масса тела = (Рост – 100) Норма – 19 – 24,9 кг/м 2 Избыточный вес – 25 – 26,9 кг/м 2 Ожирение – 27 – 29,9 кг/м 2 - I степень Формула Брока (расчет идеальной массы) Индекс Кетле Формула Лоренца (Рост – 150) 2 > 30 кг/м 2 - II, III степень до 40 лет – Рост (см) – 110 после 40 лет – Рост (см) – 100 астеники – (-) 10% гиперстеники – (+) 10%

Причины развития ожирения Первичное ожирение 1. Алиментарный дисбаланс (избыточная калорийность по сравнению с расходами энергии) 2. Состояние гипоталамуса ( центр аппетита/центр насыщения) 3. Генетические факторы 3.1. Разница функционирования бесполезных циклов 3.2. Более прочное сопряжение дыхания и окислительного фосфорилирования 3.3. Разное соотношение аэробного и анаэробного гликолиза 3.4. Наличие гена ожирения ГЛЮ ГЛЮ-6Ф АТФАДФ Н2ОН2О Pi Адипоцит Белок «лептин» Контроль массы жировой ткани При ожирении: Снижение концентрации нормального лептинаСигнал о недостаточное запаса ТАГ Повышение аппетитаПовышение массы тела В норме: Ген ожирения А. Мутация в гене ожиренияСнижение синтеза лептина (или дефект структуры белка) Б. Снижение чувствительности рецепторов к лептину

Пути развития ожирения Вторичное ожирение 1.«Метаболический синдром» - комплекс заболеваний (сахарный диабет, атеросклероз, гипертоническая болезнь и т.д., в крови повышено содержание жирных кислот, холестерола, ТАГ) 2.Эндокринные нарушения: (липолитические гормоны ( СТГ, адреналин, глюкагон, половые), инсулинома). 3.Изменение состояния гипоталамуса ( стрессовые состояния, интенсивные физические нагрузки, возраст) Объединяет все причины дальнейшие механизмы развития ожирения: избыток выработки инсулина повышение активности ТАГ-синтазы со снижением выработки липолитичес- ких гормонов и снижением активности липазы жировых депо отложение ТАГ в адипоцитах (ожирение) Избыток потребления высококалорийной пищи

Биохимические основы последствий ожирения 1.Сахарный диабет 2.Ишемическая болезнь сердца 3.Ускорение развития атеросклероза (холестеринемия, липопротеинемия, увеличение содержания ЛПНП, коэффициента атерогенности) 3Кетонемия, кетонурия, кетоацидоз 4. Повышение риска к развитию онкологии. 5.Повышенная склонность к инфекционным заболеваниям (вторичный иммунодефицит) 6.Поражение суставов Ацетил-КоА ЦТК АТФ СО 2 +Н 2 О Ацил-КоА ТАГ β-окси-β- метилглутарил-КоА Кетоновые тела Меволонат Холестерол НАДФHH + НАДФ ЛПНП ЛПВП

Коррекция ожирения 1.Правильно построенный пищевой рацион (сбалансированный, постепенное снижение калорий) 1 кг ТАГ – 8750 ккал для потери 10 кг ( ккал) Если потребности суточные составляют 2700 ккал, а потреблять пищи на 2400 ккал то эти 10 кг можно потерять за 42 недели, если 2100 ккал - за 21 неделю, 1800 ккал - за 14 недель. Для примера:Пицца (12 см) – 184 ккал Шоколадный пирог (1 кусочек, толщина 2,5 см) – 407 ккал Рулет (1 кусочек) – 174 ккал Печенье (3 шт) – 240 ккал Пиво (1 банка) – 188 ккал 2.Постепенное увеличение физической нагрузки

Нарушение обмена холестерола 1 группаСостояния с изменением содержания холестерола, преимущественно в плазматической мембране тканей холестериноз холестеринолодефицит ( злокачественные новообразования, осложненный неосложненный вирусные заболевания) (атеросклероз) (биологическое старение клеток) 2 группаСостояния с изменением содержания холестерола в плазме крови гиперхолестеринемии гипохолестеринемии первичные (наследственные) вторичные (приобретенные) 3 группаСостояния с изменением содержания холестерола в отдельных органах и тканях

Гиперлипопротеинемии Тип и название дислипопротеинемии Генетический дефект ПроявленияКоррекция Первичные (врожденные нарушения) Тип III (семейная комбинирован- ная гиперлипидемия) Дефект в структуре апо Е, синтез изо- формы апо Е 2, кото- рая плохо взаимо- действует с рецеп- торами ЛПНП Повышение концентрации остаточных ХМ, ЛПОНП, ЛПНП, гиперхолестероле- мия, гипертриацилглице- ролемия. Ишемия миокарда (ИБС), атеросклероз, ксантоматоз. Диета. Профилактика атеросклероза Тип II (семейная гиперхолесте- ролемия) Дефект рецепторов ЛПНП или мутация гена апо В-100 Повышение концентрации в крови ЛПНП, гиперхолестеринемия. Ранний атеросклероз. Ограничение в питании холестерола, высококалорий- ных продуктов. Профилактика атеросклероза Тип I (наследственная гиперхи- ломикронемия) Дефект структуры ЛП-липазы. Дефект структуры апо СII Повышение в крови ХМ и ЛПОНП. Ксантоматоз (отложения ТАГ в коже), увеличение печени, селезенки Ограничение в питании жиров, высококалорий- ных продуктов

Тип IV (семейная гипертриа- цилглицеролемия) Генетически гетеро- генная группа забо- еваний. Избыточная продукция в пече- нии ЛПОНП как результат гиперин- сулинемии. Повышение концентрации ЛПОНП, ЛПНП, гипертри- ацилглицеролемия, уме- ренная гиперхолестероле- мия. Атеросклероз, снижение толерантности к глюкозе, сахарный диабет, ИБС Ограничение в питании жиров, высококалорий- ных продуктов. Профилактика атеросклероза Тип и название дислипопротеинемии Генетический дефект ПроявленияКоррекция Гиперлипопротеинемии Тип V (сочетание I и IV типов) Вторичные (приобретенные) Причины: факторы внешней среды (алиментарные, стрессы, низкая физи- ческая нагрузка, алкоголь (субстрат для синтеза ацил-КоА).