Липолиз протекает практически во всех тканях и типах клеток, однако этот процесс наиболее распространен в белой и бурой жировой ткани.
Общие сведения
Организм использует запасы жира в качестве основного источника энергии во время голодания, сохраняя белок.
В целом жиры в количественном отношении являются самым важным источником энергии в организме, и продолжительность времени, в течение которого человек может прожить без пищи, зависит главным образом от количества жира, хранящегося в жировой ткани.
Таким образом, липолиз особенно важен в состоянии метаболизма натощак, когда уровень глюкозы в крови снижается. [1]
Глицерин, образующийся в результате липолиза, является источником углерода для глюконеогенеза в печени.
Свободные жирные кислоты транспортируются кровью в связанном виде с альбумином и либо окисляются в тканях в результате процесса, называемого бета-окислением, либо превращаются в кетоновые тела.
Побочные продукты бета-окисления, АТФ и НАДН, способствуют глюконеогенезу. Свободные жирные кислоты, превращающиеся в кетоновые тела в печени, которые служат источником энергии для мозга, тем самым уменьшая дальнейшее потребление уже истощенной глюкозы крови.
Свободные жирные кислоты используются во всем организме для производства энергии или путей биосинтеза, за исключением белой жировой ткани, где они хранятся.
В метаболическом состоянии «натощак», когда организм лишен питательных веществ, белая жировая ткань высвобождает свободные жирные кислоты и глицерин для снабжения нежировых тканей. [2]
Основными ферментами, участвующими в липолизе, являются жировая триглицеридлипаза, гормоночувствительная липаза и моноглицеридлипаза.
Функции и биологическое значение
Жирные кислоты переносятся альбумином крови. В таких тканях, как мышцы и почки, жирные кислоты окисляются для получения энергии. В печени жирные кислоты превращаются в кетоновые тела, которые окисляются тканями, такими как мышцы и почки.
Во время голодания (после того, как голодание длилось около трех и более дней) мозг использует кетоновые тела для получения энергии. Источником топлива служат кетоновые тела, ацетоацетат и β-гидроксибутират.
Печень использует глицерин в качестве источника углерода для глюконеогенеза, который производит глюкозу для тканей, включая мозг и эритроциты.
Для начала, коротко рассмотрен механизм синтеза триглицеридов, а затем их гидролиза, то есть, собственно, процесс липолиза.
Синтез триглицеридов
Триацилглицерины, также триглицери́ды, обеспечивающие организм значительным источником энергии, поступают с пищей или синтезируются эндогенно, преимущественно в печени. Они транспортируются кровью в виде липопротеинов и запасаются в жировой ткани.
Основные классы вовлеченных липопротеинов крови включают липопротеины высокой плотности (ЛПВП), липопротеины промежуточной плотности (ЛППП), липопротеины низкой плотности (ЛПНП), липопротеины очень низкой плотности (ЛПОНП) и хиломикроны.
Хиломикроны подвергаются синтезу в тонком кишечнике и транспортируют пищевые триглицериды из тонкого кишечника в такие ткани, как мышцы и жировая ткань. Печень синтезирует ЛПОНП которые транспортируют триглицериды из печени в ткани.
Липопротеины высокой плотности (ЛПВП) выполняют множество функций, связанных с метаболизмом липидов, в том числе играют неотъемлемую роль в превращении ЛПОНП в ЛПНП. Также ЛПВП служат резервуаром для незаменимых апопротеинов, таких как аполипопротеин C2 (Аро C-II).
Apo C-II активирует липопротеинлипазу, фермент, ответственный за переваривание и расщепление триглицеридов.
Синтез запасов триглицеридов в жировой ткани происходит в сытом состоянии после еды. Триглицериды синтезируются двумя способами:
- из свободных жирных кислот, образующихся как побочный продукт действия липопротеинлипазы на хиломикроны и ЛПОНП
- из глицериновой части, полученной из глюкозы
В печени и жировой ткани глицерин-3-фосфат обеспечивает глицериновую часть. Печень может преобразовывать глицерин в глицерин-3-фосфат из промежуточного соединения или напрямую, благодаря ферменту глицеролкиназу.
В жировых клетках отсутствует этот фермент, поэтому глицерин-3-фосфат образуется исключительно из промежуточного соединения.
Хранение триглицеридов в жировой ткани опосредовано инсулином, который стимулирует жировые клетки к секреции липопротеинлипазы и поглощению глюкозы, которая превращается в глицерин (через промежуточное соединение дигидроксиацетонфосфат) для дальнейшего синтеза триацилглицерина.
В этом процессе глюкоза превращается в дигидроксиацетонфосфат, который восстанавливается коферментом НАДН (никотинамидадениндинуклеотид) с образованием глицерин-3-фосфата.
В конечном итоге глицерин-3-фосфат реагирует с двумя молекулами ацил-КоА и образуется фосфатидная кислота. Фосфатная группа отщепляется с образованием диацилглицерина, который реагирует с другими молекулами ацил-КоА, в результате чего происходит образование триацилглицерина.
Липолиз: гидролиз триглицеридов
Липолиз протекает упорядоченно и контролируемо, на каждом этапе действуют разные ферменты. Во время дефицита энергии белая жировая ткань стимулируется гормональными и биохимическими сигналами для увеличения активности липолиза.
Катехоламины, особенно норадреналин, являются основными активаторами липолиза, вызванного голоданием, в то время как другие гормоны также оказывают влияние. К ним относятся кортизол, глюкагон, гормон роста (ГР) и адренокортикотропный гормон (АКТГ). Пищевые соединения, такие как кофеин и кальций, также стимулируют липолиз.
Каждое из этих веществ связывается с соответствующими мембранными рецепторами и воздействует на них, вызывая сигнальный каскад с единственной целью активации гормоночувствительной липазы.
Гормоночувствительная липаза самый важный из трех ферментов, участвующих в инициировании липолиза, поскольку он ферментативно активируется на всех стадиях гидролиза.
Жировая триглицеридлипаза выполняет первую стадию гидролиза триглицеридов (таким образом, он ограничивает скорость), образуя диацилглицерин и жирные кислоты.
Гормоночувствительная липаза выполняет вторую стадию и гидролизует диацилглицерин с образованием моноацилглицерина и свободных жирных кислот. Моноглицеридлипаза селективна в отношении моноацилглицеролов и, в свою очередь, продуцирует глицерин, и также жирные кислоты.
Клиническое значение
Изменения липолиза часто связаны с ожирением. Эти изменения включают повышение базальной скорости липолиза, что может способствовать развитию резистентности к инсулину, а также снижение реакции на стимулированный липолиз. [3]
Сочетание повышенного липолиза и нарушенного липогенеза в конечном итоге способствует резистентности к инсулину из-за высвобождения цитокинов и липидных метаболитов.
Кроме того, в жировой ткани инсулинорезистентных людей наблюдается недостаток белков, участвующих в митохондриальной функции. Митохондриальные источники энергии участвуют в липогенезе в жировой ткани. [4]
Ожирение характеризуется в первую очередь избытком белой жировой ткани, которая характеризуется гипертрофией адипоцитов, возникающей в результате увеличения запасов триглицеридов.
Ожирение является большой проблемой здравоохранения во всем мире из-за его связи с рядом заболеваний, включая резистентность к инсулину, диабет II типа, гипертонию и атеросклероз.
