Взаимоотношения липидного обмена с метаболизмом соединений других классов

Плохая растворимость многих липидов мешает им вступать во взаимодействие с другими веществами, но те из них, которые являются амфифилами, приобрели это свойство за счет включения в их молекулы полярных (моно-, олигосахариды) или ионных (фосфаты, пептиды) звеньев. В результате природа с успехом использует получившееся образование для создания мембран, отвечающих, в первую очередь, за проницаемость в клетку самых разных соединений (Рис. 3.35).

Простые липиды – ВЖК, холестерин – в своей массе мало используются для связи с другими видами обменов. Первые, подвергаясь β-окислению с последующим запуском ЦТК, распадаются до СО₂ и Н₂О с выделением энергии, кумулированной в АТФ. Метаболиты этих процессов не способны вступать в иные процессы, если только не служить источниками энергии для различных синтезов. Холестерин, входя в состав мембран, участвует, правда, в физико-химических явлениях, характерных для них (например, от вклада этого липида в цитолемму зависит поступление глюкозы в клетку). Кроме того из него образуются стероидные (половые, гликокортикостероиды, кальцитриол) гормоны, регулирующие все виды обменов.

Глицерин же, высвобождающийся после гидролиза нейтральных жиров и глицерофосфатидов, может активно включаться в реакции синтеза моносахаридов, заменимых аминокислот. Это объясняется тем, что данный спирт – продукт восстановления триозы. Поэтому он способен служить метаболитом в ГНГ, а после окисления и аминирования – стать серином, глицином и другими аминопроизводными, которые позднее плавно преобразуются в гем, пуриновые или пиримидиновые основания нуклеотидов.

Еще один продукт распада липидов – ацетил-КоА – имеет многоликую судьбу. На Рис. 3.33 показано, что с ним может происходить при нарушении использования глюкозы с энергетической целью, т.е. увеличивается продукция кетоновых тел. Если же в силу различных обстоятельств подавляется цикл трикарбоновых кислот, его родоначальник цитрат, в синтезе которого участвует ацетил-КоА, выходит из митохондрий и в цитозоле распадается на окалоацетат и ацетил-КоА. Последний, как отмечено выше, обычно конденсируется или в ВЖК, или в холестерин. Но кроме этого, он используется в реакциях ацетилирования моносахаридов, которые после полимеризации становятся гетерополисахаридами (ГАГ, ГП, ПГ), а также полинуклеотидов, в первую очередь, ДНК, что в результате включает или, наоборот, выключает работу генов.

Рис. 3.33.Судьба ацетил-КоА в норме (А) и при дефиците глюкозы или при нарушении ее использования (В) в гепатоцитах (ЭТЦ – электронно-транспортная цепь, остальные аббревиатуры в примечании к рис. 3.36)

Особая роль в жизнедеятельности организма принадлежит перекисному окислению липидов. Как уже отмечалось, его индукторами служат АФК (Раздел III, Глава 1), которые в небольших количествах образуются и в здоровых митохондриях как побочные продукты ЭТЦ. Гипер-, гипоксия, действие лучевой энергии (Rő-, УФ-, ИК-, α-, β-, γ-лучи) и другие факторы стимулируют накопление подобных радикалов; эти частицы, имеющие неспаренный электрон, не стабильны, поэтому для своего упрочнения они стремятся поделиться отрицательно заряженной частицей с любым соседним соединением, предпочитая неполярные образования (ПНЖК, холестерин, нуклеиновые кислоты), превращая их в радикалы и становясь при этом нейтральной молекулой. Но в норме в клетках и биологических жидкостях регистрируются вещества, борющиеся с ростом значений АФК. По природе они различны: это или ферменты (ГПО, СОД, каталаза, ГР, Г-6-Ф-ДГ), или соединения небелкового строения (витамины Р, Е, А, С, В₂, каротины, цистеин, глутатион и др.). Первые участвуют в процессе обезвреживания радикалов в качестве катализаторов, а вторые служат косубстратами, принимая на себя подвижные радикальные электроны, которые вследствие особенностей структуры данных АО, вливаются в их обобщенные электронные облака и не стремятся покинуть возникший радикал (ловушки радикалов).

Если же почему-то антирадикальная защита не справляется со своими задачами (гиповитаминозы А, Е, Р, С и т.д.) или слишком много образуется АФК, последние, воздействуя на липиды мембран, полинуклеотиды ядер и митохондрий, повреждают функции клетки, способствуя развитию различных патологических состояний (free radical diseases: атеросклероз, сахарный диабет, панкреатит, ревматоидный артрит и др.). При нарушениях липидного слоя цитолемм ПОЛ восстанавливает архитектонику мембран для нормальной работы различных каналов для моносахаридов, аминокислот.

Чтобы завершить данный фрагмент, следует вспомнить, что из ХС, инозитолфосфатидов, арахидоновой кислоты образуются различные дистантные, внутриклеточные гормоны, регулирующие все виды метаболизма.

Рис. 3.34. Взаимосвязь углеводного обмена с другими видами обменов

Рис. 3.35. Взаимосвязь липидного обмена с другими обменами

Рис. 3.36. Взаимосвязь азотистого обмена с другими обменами