Питание: Научно о похудении: липолиз и жиросжигание
Дэн Гвартни, Доктор медицинских наук (перевод — Дарья Тимкина) • 2014
Что такое жир с точки зрения ученых?
Жировая атака
Настало время ставить себе цели на следующий год. И как это часто бывает, борьба с лишним весом занимает топовые позиции в списке желаний для большинства людей. Принимая во внимание экономическую ситуацию, борьба может быть отодвинута на второй план различными финансовыми вопросами (сбережения, оплата долгов, сокращения трат на развлечения) – но остается извечным фаворитом.
Абсолютно точно работа спортивно-оздоровительных комплексов и центров снижения веса полностью зависят от этого ежегодного парада лежебок, когда в январе число новых клиентов возрастает на 50%. Советы потреблять меньше калорий, выполнять кардионагрузки для жиросжигания, работать с тяжелыми весами, чтобы нарастить мышечную массу, дают в современно оборудованных залах с ресепшеном, плоскими мониторами и однотипной мебелью.
Очаровательные двадцатилетние персональные инструкторы, бодрая музыка, новейшие цифровые системы, совместимые с Ipod – все это мотивирует и вдохновляет посетителей на достижение целей. К сожалению, жир не исчезает, потому что все это только мечты. Потеря жира – это результат ряда химических реакций.
Жировые депо
Прежде, чем мы поговорим о борьбе с жиром, важно понять что такое жировое депо. Спросите у любого человека, где в организме хранится жир и он продемонстрирует вам складку на талии. Отчасти это верно. Многие думают, что жир это уродливые выступы и неровности на теле. А в США полнота часто понижает социальный статус человека. Для организма же жир – это богатство, так как он является источником энергии, который позволяет человеку до нескольких месяцев оставаться без питания, а также продолжительное время быть активным между приемами пищи. Для митохондрии (энергетическая станция для живых тканей) накапливать жир то же самое, что банку –деньги.
В отличие от денег, жировые отложения сложно назвать богатством. Давайте взглянем реальности в лицо. Люди умирают от зависти, когда видят, как мультимиллионер разъезжает на Майбахе с личным водителем. И совсем наоборот, когда встречают тучного человека, который на протяжении 10 лет «копил» жир. Миллионы калорий, отложившиеся на всех участках тела, совсем не то же самое, что миллион долларов.
Конечно, миллионеры не носят с собой наличные 10-долларовыми банкнотами. По иронии 1 грамм жира содержит 9 калорий, а миллион калорий жира весят 110 кг. Миллион долларов 10-долларывыми банкнотами весит чуть больше 100 кг. И по случайному совпадению 10-долларовая купюра тоже весит 1 грамм.
Несмотря на резкое осуждение в обществе, большинство страдает ожирением, как следствие распространяется тенденция к росту смертей и болезней, но человеческое тело все равно потребляет и запасает калории. Это кажется недопустимым в современном обществе в том же США, но в других уголках света голод остается обыденностью. В штатах выдача продуктов и пункты бесплатного питания были повсеместными 60-80 лет назад. Мировая генетическая адаптация (эволюция) по пути препятствования отложению жировых масс маловероятна для очень многих будущих поколений, если вообще когда-нибудь случится.
Жир хранится в специальных клетках белой жировой ткани. Считается, что человек рождается с определенным количеством таких клеток и каждый проживает всю жизнь с этим набором. То же самое говорят и в отношении клеток мозга. Медицина доказала, что это неправда. Жировые клетки появляются из самовосстанавливающегося резерва стволовых клеток-предшественников – из тех же клеток, из которых образуется скелетная мускулатура. В противовес другому заблуждению, даже если мышцы и жир возникают из одного исходного материала, мышцы не могут превратиться в жир, когда человек перестает тренироваться. Вместо этого мышцы атрофируются (сокращаются в объеме или усыхают), если человек исключает физическую нагрузку, жировые отложения увеличиваются, и чаще всего из-за переедания.
Организм расходует калории. Всегда в качестве источником жира в организме считался жир, входящий в рацион. Большинство людей так и считает, а маркетинговые агентства заставляют в это верить. Если жир накапливается, значит, организм должен его использовать. Затем появилась Диета Аткинсона, которая объявила, что во всем виноваты углеводы и их способность повышать инсулин, что в свою очередь провоцирует отложение жира.
Разрушение
Жир – это общий термин, имеющий несколько сходных значений, речь может идти о триглицеридах (ТАГ) или специфических жирных кислотах. В этой статье термин «жир» упоминается именно как триглицерид, химический класс элементов, состоящий из трех жирных кислот, связанных с простой частицей глицерола. Чтобы было проще представить о чем идет речь, сложите руки в замок и поднимите только три пальца – указательный, средний и безымянный. Рука – это глицерол, а каждый из трех поднятых пальцев – молекула жирной кислоты. Большое количество разных жирных кислот содержится в нашем рационе и жировых отложениях. Многие из нас знакомы с понятиями насыщенные и ненасыщенные жирные кислоты. Омега 3 жирные кислоты – разновидность ненасыщенных, так и олеиновая – мононенасыщенные жиры, содержащиеся в оливковом масле. Разница между ними не так важна для цели нашего обсуждения.
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Жир, поступающий с пищей, в большинстве случаев относится к триглицеридам. Вместе они формируют большие глобулы на стенках желудка и кишечника. Капните немного масла на воду и вы поймете о чем идет речь. Чтобы разделить эти глобулы на более мелкие, которые ферменты уже смогут расщепить, желчный пузырь выделяет желчные кислоты. Липаза – фермент, способный расщепить триглицериды до 2-моноглицерола и жирных кислот. Эти переработанные частицы всасываются в тонком кишечнике и снова формируются до триглицеридов, заключенных холестиролом в липопротеины, и транспортируются лимфатическими потоками до того, как попадут в кровь. Некоторые свободные жирные кислоты и триглицериды поступают прямо в кровь и всасываются мышцами во время тренировки или другими активными тканями (например сердцем), как источник энергии или могут быть запасены этими самыми тканями, чтобы немедленно использовать при первой необходимости.
Триглицериды формируются в печени для последующей транспортировки в адипоциты (жировые клетки), где они снова расщепляются до жирных кислот ферментом липопротеинлипазой (ЛПЛ). Повышенная концентрация инсулина провоцирует рост уровня ЛПЛ в жировых клетках, увеличивая всасывание жира в целях сохранить его, нежели использовать в качестве энергии для мышц, сердца и т.д. Жирные кислоты, освобожденные ЛПЛ, могут циркулировать в крови или быть поглощенными жировыми клетками и снова преобразованы в ТАГ, которые накапливаются в жировых глобулах. Если человек соблюдает диету и потребляет нормальное количество калорий, то все процессы в организме остаются сбалансированными и снабжают его энергией в любое время, предотвращая накопление избытка жировых отложений.
Это может быть все или даже больше, что некоторые хотят знать о том, как жир оседает на наших бедрах. Большинство же волнует, как избавиться от «спасательного круга» на талии.
Избавление
Потеря жира происходит за счет стимулирования жировых клеток определенными гормонами (гормон роста, глюкагон, гормон коры надпочечников). Обычные реакции активируют нескольких энзимов, а также «открывают двери» жировых глобул для ферментов, которые расщепляют ТАГ до глицерола и свободных жирных кислот.
В течение некоторого времени научная модель объяснила, что один фермент, в первую очередь, ответственен за распад жиров и их освобождение. Затем, свободные жирные кислоты либо покидают цепь ТАГ, либо воссоединяются в ТАГ, который был захвачен вне мембраны глобулы внутриклеточного жира (возможно наказанный за попытку неудачного бегства).
Однако, и это больше всего заботит пытливые научные умы, полное понимание процессов, связанных с освобождением и расщеплением ТАГ, заключенных в жировых клетках адипоцитах, было недавно достигнуто благодаря ультомикроскопическому исследованию. Ученые выяснили, что накопленный жир выводится на поверхность глобулы из клетки, когда молекулы белков подвергаются фосфорилированию. Здесь недавно открытый новый энзим desnutrin/ATGL разрывает одну из трех связанных с глицеролом жирную кислоту.
Вспомним фигуру, которую мы построили из пальцев, чтобы продемонстрировать, как выглядит ТАГ. Энзим desnutrin/ATGL обрывает ту связь, что демонстрирует нам указательный палец. ТАГ становится ДАГ, когда теряет одну жирную кислоту. ДАГ атакует второй энзим, называемый гормоночувствительной липазой (ГЧЛ), которая разрывает связь, указанную нами беземянным пальцем. Уже после этого еще один энзим берется за оставшийся фрагмент цепи МАГ и уничтожает его.
Три свободные жирные кислоты и молекула глицерола, что была образована разрушением ТАГ, могут либо попасть в кровоток, либо опять соединиться в жир. Да, исследователи недавно обнаружили, что свободные жирные кислоты могут быть также использованы самими жировыми клетками для получения энергии. Что интересно, когда запускается процесс липолиза (расщепление жира), расход энергии в жировых клетках значительно возрастает.
Долгое время верили, что жировые клетки не воздействуют на метаболизм, но в последние десятилетия стало известно, что они производят гормоны, которые особо влияют на метаболизм и аппетит, а также являются местом, где происходит сжигание калорий. Это перекликается с недавними наблюдениями, которые показали, что лучше для здоровья иметь большое количество маленьких жировых клеток, чем несколько большого размера. Подумайте, ведь больше энергии забирает процесс кормления сотни голодных детей (маленьких жировых клеток), чем пары борцов сумо (большие жирные клетки).
Совсем не сюрприз, что жировые клетки страдающих одирением людей поглощают жирные кислоты более охотно, чем худощавых и не сжигают их, предпочитая сохранять энергию в виде жира. Для тела более выгодно, когда жировые клетки расходуют жирные кислоты, поскольку они освобождаются в какой-то степени, так как перегруженные свободными жирными кислотами клетки в системе становятся причиной инсулиновой резистентности, что еще называется преддиабетом.
Существует два состояния, которые напрямую влияют на желание жировых клеток выпускать и сжигать жир. Когда организм голодает в течение многих часов, поднимается гормон, стимулирующий сигнал о расщепление жира гормонам и нейропередатчикам. Самый важный – норэпинефрин – химическое вещество, схожее с адреналином, действующее на нервные окончания. Когда организм голодает, концентрация глюкокортикоидов поднимается, что в свою очередь стимулирует выработку энзима desnutrin/ATGL. В условиях сытости, концентрация инсулина высока, что активизирует энзим, отключающий сигнал о жиросжигании. Существует целый набор разных гормонов и сигнальных молекул, которые воздействуют на предпочтения жировой клетки: сохранить или сбросить жир.
Простагландин
Другое совсем новое открытие позволило обнаружить новый путь регулирования жировой клеткой запасов или трат. Простагландин это сигнализирующие молекулы, которые взаимодействуют только с соседними клетками или же порождают такие же клетки. Они как биохимический эквивалент шепота, а как все знают, самая интересная информация говорится шепотом.
Жировая клетка имеет относительно уникальный энзим, который вырабатывает простагландин E2. В жировых клетках ПГE2 замедляет процесс сжигания жира, расщепляя цАМФ (циклический аденозинмонофосфат), распространяющий сигналы, когда гормоны, сжигающие жир, попадают в рецепторы а жировых клетках. Этот гормон и лекарственные препараты, циркулирующие в крови, не могут войти или запустить механизм сжигания жира из самих жировых клеток. Такое случается, когда вырабатывается цАМФ, передает сигнал о сжигании жира разным энзимам и белку, как будто офисный мальчик на побегушках передает записки. Если мальчик уволен (распад цАМФ), офис (жировая клетка) останавливается и тянет время, например раскладывает пасьянс. ПГЕ2 разрушает цАМП (увольняет офисного мальчишку), замедляя процесс сжигания жира. Работа энзима, вырабатывающего ПГЕ2 (называется фосфолипаза А2, AdPLA), запускается инсулином, уровень которого поднимается во время приема пищи.
Особенно интересно взаимодействие между многими регулирующими процессами. Когда мы осознаем, как все гормоны, лекарственные препараты, энзимы и т.д. вместе включаются в процесс накопления/расщепления жировой ткани, становится понятным, почему только одни таблетки никогда не смогут перехитрить наш организм.
Статья содержит много научных терминов и описывает (только поверхностно), как сложен процесс накопления/расщепления жировой ткани в рамках одной клетки. Однако, как написал китайский философ, если ты знаешь врага и знаешь себя, тебе не нужно бояться результата сотен сражений. Люди знают, как много они едят, пьют, тренируются и спят. Понимание того, как отвечает на это их организм, особенно та часть, которую хочется особо контролировать, поможет выиграть битву с врагом.
Гормоны сжигающие жир. Часть 1
Организм человека – это Вселенная, которая живет по своим, часто неведомым разуму законам. Она имеет великолепный механизм саморегуляции, чутко реагирующий на разного рода изменения окружающей среды. Она обладает постоянством характера своей природы – гомеостазом, поддерживая все системы в норме. Дирижерами этого слаженного оркестра являются гормоны, которые определяют физиологические функции целостного организма, макро- и микроструктуру органов и тканей, скорость протекания биохимических процессов. Нетрудно предположить, что любые нарушения синтеза или распада гормонов приведут к изменению нормального синтеза ферментов и соответственно к нарушению метаболизма – обмена веществ. Корни такого заболевания как ожирение часто кроются в заболеваниях эндокринной системы. Говоря о скорости метаболизма жиров, нельзя упустить тот факт, что липолиз, как, в общем-то, все процессы в организме, зависит от гормональной регуляции.
Итак, «зри в корень» – жир «горит» не от аэробики, диеты и препаратов, а от гормональных изменений, которые они вызывают. Что это за чудесные гормоны, которые заставляют гореть жир как на сковородке, каким образом можно на них воздействовать, увеличивая скорость липолиза? Зная механизм сжигания жира, можно повысить эффективность данного процесса на 50%, снизив при этом физические затраты.
Как стимулировать эндокринную систему к синтезу жиросжигающих гормонов? Может кто-то обрадуется, а кто-то и огорчится, однако вкалывать и глотать эти самые гормоны не обязательно (хотя и эффективно). Существует множество физиологических и фармацевтических безрецептурных стимуляторов, которые при правильном их использовании помогут запустить процесс липолиза и при этом сохранить здоровье.
Физиологические пути стимуляции жиросжигания
Основным стимулятором выброса жиросжигающих гормонов является стресс. Стрессовая реакция представляет собой совокупность последовательных изменений в организме, которые составляют общий адаптационный синдром. Первая стадия – стадия тревоги. Она характеризуется развертыванием активности механизма общей адаптации. Типичным изменением в функциях эндокринных желез при этом является усиленная продукция адреналина, норадреналина и кортизола, которых жир и боится больше всего. Одновременно активизация симпатической (вегетативной, связывающей все внешние и внутренние органы) нервной системы резко стимулирует окислительно-восстановительные реакции, характеризующиеся распадом гликогеновых запасов и утилизацией жиров. Так что дружненько ищем на свою ж…, то есть голову приключений – и «покруче». Действительно, толстых альпинистов или автогонщиков увидеть сложно. Однако в рамках банальной действительности утренний прыжок с парашютом можно заменить утренней пробежкой или вечерней сауной. Но обо всем по порядку…
Механизм общей неспецифической адаптации, т.е. стресс, обуславливается каким-либо фактором – стрессором. Какие стрессоры можно взять на вооружение в борьбе с лишним жиром?
1. Силовой тренинг (анаэробный режим работы). В данном случае мы имеем дело с физической перегрузкой, что заставляет организм включать механизм приспособления к экстремальному фактору окружающей среды. Приличный вес штанги (особенно в базовом исполнении) дает неслабую встряску центральной нервной системе. ЦНС приводит организм в состояние стресса, заставляя его адаптироваться, выбрасывая «упаковку» гормонов для запуска гомеостатических реакций. Гомеостаз – постоянство внутренней среды – это то, чем озабочен любой организм на протяжении всей жизни. Силовая тренировка заставляет его мобилизовать энергетические ресурсы для обеспечения мышечной деятельности (распад и ресинтез АТФ), активировать эндокринные функции, управляющие пластическим обеспечением интенсивно работающих клеточных структур, и после окончания работы заняться восстановительными процессами.
Какие гормоны нам необходимы для запуска жиросжигания? Адреналин, глюкагон, кортизол, СТГ.
При силовой тренировке неизбежен выброс адреналина, так как он выполняет важную роль в активации анаэробного гликогенолиза в мышцах. Значительное использование гликогена мышц возможно лишь при наличии адреналина в количествах, превышающий его уровень в крови в покое. Через 30 минут работы наступает увеличение концентрации глюкагона, что необходимо для дополнительной стимуляции этим гормоном мобилизации запасов гликогена в печени. И, наконец, для использования оставшихся энергетических ресурсов вступает в работу липолитическое (жиросжигающее) действие адреналина и глюкагона, которое обеспечивает мобилизацию жировых источников.
Кортизол, который вырабатывается при любой стрессовой ситуации, усиливает это действие. В его основные функции входит:
а. стимуляция глюконеогенеза, что обеспечивает дополнительное количество энергии. В процессе «жиросжигающих мероприятий» этот необходимый, ничем не заменимый процесс новообразования глюкозы в печени из неуглеводных источников имеет особое значение. Когда заканчиваются запасы гликогена (углеводного депо организма) в условиях углеводной «разгрузки» (безуглеводной диеты, которая считается самой эффективной для сжигания жира), организму ничего не остается, как начать использовать в качестве топлива для жизнедеятельности некоторые аминокислоты (которые можно добавить в рацион питания, исключив возможность распада мышечной ткани) и жир;
б. усиление действия адреналина;
в. стимуляция катаболизма белков с целью выделения аминокислот для синтеза ферментов;
г. повышение мобилизации свободных жирных кислот, что делает их наиболее доступным источником энергии.
Так что не спешите грешить на кортизол, как на «вредный катаболический гормон, виновный в потере мышечной массы». Глюкокортикоиды, как и остальные гормоны, важны для нашей фигуры как в плане роста мышечной массы – без разрушения белков не будет их синтеза, так и распада жира. Главное – это «межгормональное согласие».
Как известно, инсулин даже в нормальной концентрации блокирует липолиз. Снижение этого гормона в условиях силового тренинга происходит после 10-20 минут работы. Так переключается энергообеспечение с углеводов на использование жиров в качестве субстрата окисления в работающих мышцах. Всем известно, что силовой тренинг стимулирует выброс липолитичесгого гормона – соматотропина. Однако его жиросжигающий эффект, в отличие от адреналина, который стимулирует липолиз мгновенно, проявляется через 1-2 часа после повышения гормона роста в крови. Это удивительное свойство СТГ: представьте, тренировка окончена, вы отдыхаете, а гормон роста в это время съедает жир, синтезируя белковые структуры ненаглядных наших мышц.
2. Аэробные тренировки (бег, гребля, велосипед и т.д.). Бег, как ничто другое, активизирует работу симпатико-адреналовой системы, увеличивая выброс основных нейромедиаторов – катехоламинов (L-ДОФА и дофамин), которые синтезируются из аминокислоты фенилаланина и заканчивают цепь превращений в образе норадреналина и адреналина.
В результате действия адреналина и норадреналина усиливается транспорт кислорода к тканям, в частности к мышцам. Потреблению кислорода из внешней среды способствует бронхорасширяюшее действие адреналина (по такому же принципу работает, кстати, и кленбутерол). Роль адреналина в мобилизации энергетических ресурсов (т.е. расщеплении углеводов и жиров) заключается в том, что под его влиянием в мышцах усиливается расщепление гликогена в мышцах. Это стимулирует окислительно-восстановительные реакции. Выход глюкозы в кровь и утилизация молочной кислоты (Н+ + лактат) позволяет бороться с утомлением и работать продолжительное время в аэробном режиме, что является необходимым условием для жиросжигания. Окислительные реакции – это и есть аэробный (кислородный) путь расщепления нейтрального жира на воду и углекислый газ с выделением 75 молекул АТФ:
Нейтральный жир + кислород О2 à 75АТФ + СО2 + Н2О
Продолжительная работа средней интенсивности (бег, велосипед, гребля) запускает путь аэробного окисления, который при всей своей изнуряющей монотонности является самым коротким в деле сжигания жировой прослойки на боках.
Другая сторона роли адреналина в процессе липолиза заключается в его собственно липолитическом действии (помимо его стимулирующего действия на аэробное окисление), что выражается в ускорении распада жирных кислот и глицерина.
Как катехоламины влияют на процесс сжигания жира? Следующим образом:
подавляют аппетит
активируют синтез и секрецию липолитического СТГ
препятствуют чрезмерному выбросу инсулина.
По мере тренированности усиливается выброс не самих катехоламинов, а ц-АМФ (внутриклеточный «курьер» для некоторых гормонов), которая повышает чувствительность к ним клеток организма. Одновременно с этим улучшается чувствительность клеток к гормонам щитовидной железы, адреналину и кортикостероидам.
Среди ЛТГ – липотропных гормонов – есть такой волшебный гормон, как бета-липотропин, к биологическим свойствам которого относится жиромобилизующее действие, кортикотропная активность и инсулиноподобный эффект, выражающийся в повышении скорости утилизации глюкозы в тканях. Липотропный эффект осуществляется также через систему ц-АМФ, завершающей стадией которой является фермент, расщепляющий нейтральные жиры.
Кроме того, из бета-липотропина образуется эндорфин. Бег в свою очередь приводит к усилению синтеза и поступлению в кровь эндорфинов, которые действуют на организм человека подобно морфию (без нарушения адекватности поведения): снимают болевые ощущения, резко повышают настроение, вызывая эйфорию, и обладают неслабым жиросжигающим действием.
3. Сауна. Любой перегрев сильнейшим образом возбуждает симпатико-адреналовую систему, заставляя выходить в кровь дофамин, норадреналин и адреналин. У тренированных людей наблюдается больший выброс норадреналина, чем других нейромедиаторов, а он, как мы знаем, является одним их основных эндогенных жиросжигающих агентов. Кратковременное охлаждение (можно прыгнуть в бассейн после парной или принять холодный душ) также «задаст жару» адреналину, так как окажется сильнейшим стрессором для ЦНС. Однако «моржеваться» совсем не обязательно – длительное охлаждение может заблокировать липолиз и привести особо увлекающихся к синтезу подкожно-жировой клетчатки.
4. Загар. Всем известно, что потемнение кожи при ультрафиолетовом облучении вызывает меланин – коричневый пигмент. Он образуется из аминокислоты тирозина, который одновременно увеличивает количество L-ДОФА – предшественника дофамина, норадреналина и адреналина в головном мозге и на периферии. Кроме того, сам меланин стимулирует симпатико-адреналовую систему. Все это делает загар хорошим жиросжигающим средством. Однако натуральные солнечные лучи усиливают основной обмен, что приводит к катаболизму как жировой, так и мышечной ткани. При желании воздействовать на жировые отложения только путем стимуляции симпатико-адреналовой системы, без повышения основного обмена, необходимо «выключить» из процесса облучения инфракрасные лучи. Это легко осуществить, используя для загара не пляж, а солярий, тем более что в условиях российского климата солярий гораздо доступнее «живого» солнца.
5. Питание. Прекрасным физиологическим стимулятором жиросжигания является переход на белковое питание. Речь не идет о безуглеводной диете. Просто при обычном питании, как правило, люди «перебирают» с сахаром и жирами. Виновата в этом, скорее всего гастрономическая индустрия с ее технологией «улучшения» вкусовых качеств, сроков хранения и дешевизны. Но эта интересная тема достойна отдельного разговора.
Переход на белковое питание в данном случае предполагает ориентацию пищевого рациона на обезжиренные белковые продукты и клетчатку (овощи, овсянка). Прием чистого белка натощак (лучше сывороточный изолят) ускоряет темпы основного обмена на 15%! Белок требует калорий для усвоения, то есть сам по себе сжигает энергию. Белок не откладывается в виде жира, как углеводы. Белок предотвращает распад мышечной ткани и стимулирует ее анаболизм, а, как известно, больше мышц – меньше жира. Что касается гормонального изменения при переходе на белковое питание, то оно характеризуется большим выбросом соматотропина, о жиросжигающим действии которого уже было сказано.
6. Сон. Да, как это ни странно, но сон может оказаться чудодейственным средством при избавлении от лишнего жира. Как правильно организовать условия для сжигания жира во время сна? Во-первых, сразу следует сказать, что липолиз стимулирует СТГ, выделяемый в два первых часа сна. Для стимуляции подобного выброса желательно соблюдать следующие условия:
последний прием пищи – исключительно белковый
на ночь лучше выпить кристаллические аминокислоты с преобладанием аргинина
исключить вечерний прием алкоголя, углеводов и жиров, так как все это напрочь блокирует соматотропин
Во время сна организм не получает пищи и поэтому переключается на жировой путь питания с помощью жиромобилизующего действия СТГ. Т. е. катаболические процессы во время сна касаются только жировой ткани, если правильно подобрано питание. Для более продолжительного действия гормона роста в течение суток целесообразно добавить дневной сон, хотя бы часа полтора.
Липолиз и липогинез — образование и расщепление жиров в жировой ткани
Просмотров: 23864
Процесс синтеза (накопления) жиров, называется липогенез, а расщепления — липолиз.
Синтез жиров регулируется реакциями углеводного обмена и, что очень важно, количество запасаемых жировых клеток определяется количеством содержащихся в рационе углеводов, а не жиров. Проще говоря, если вы употребляете в пищу много углеводов – кондитерские изделия, сладости, макароны, колбасы – велика вероятность отложения новых жировых запасов.
Что влияет на образование и расщепление жиров?
Липогенез и липолиз — сложные многоступенчатые процессы. В них принимает участие множество ферментов и некоторые гормоны. На мембранах жировых клеток существуют молекулярные структуры — рецепторы, активация которых запускает биохимические процессы. За накопление жира отвечают Альфа-2 рецепторы, а за выделение — Бета-рецепторы.
Жировая ткань женщин содержит очень много Альфа-рецепторов и очень мало Бета-рецепторов. Таким образом, сама природа создала женщину идеально приспособленной для накопления жиров. Из-за этого низкокалорийные диеты практически не способны помочь женщинам.
Приведенная ниже таблица позволяет понять, почему мы худеем, когда нервничаем, то есть, у нас повышается в крови уровень адреналина, и толстеем, когда курим. Нелишним будет заметить, что чашечка кофе действительно способствует расщеплению жиров.
Способствуют выведению жира из клеток: |
адреналин, норадреналин и гормоны, сходные с ними по действию, гормоны щитовидной железы, кофеин. |
Способствуют накоплению жира: |
инсулин, салицилаты, никотиновая кислота. |
Таблетки для снижения веса
Всевозможные таблетки для похудения, которые поступают к нам, например, из Китая либо Кореи, содержат гормоны щитовидной железы, которые способствуют расщеплению жирового слоя. И вы действительно похудеете после приема таких таблеток. Но не забывайте, что организм уменьшает выработку гормонов, если они поступают извне. Таким образом, после прекращения курса приёма таблеток щитовидная железа может оказаться «в шоке».
Как правильно проводить липолиз?
Липолиз необходим при лечении целлюлита и локального ожирения. Но прежде, чем пытаться разнообразными методами расшевелить этот «целлюлитный» жир, надо подумать как утилизировать продукты липолиза. Если об этом не позаботиться заранее, образовавшиеся триглицериды просто перекочуют в другое место. Хорошо, если этим местом будет жировая ткань. А возможно отложение продуктов липолиза в виде атеросклеротических бляшек на стенках сосудов.
Каким образом происходит утилизация жиров? Через движение! Именно в «топке» работающей мышцы сгорают свободные триглицериды. Делая липолиз, мы обязательно включаем в комплекс процедур миостимуляцию и/или физические упражнения.
Липолиз и кровообращение
Больше всего на обмен в жировой ткани влияет её кровообращение. А, как мы с вами уже поняли, именно застойные явления приводят к увеличению слоя жировой ткани. Обильный кровяной поток обеспечивает быстрое удаление жиров, выделяемых адипоцитами. Поэтому чем лучше и обильнее кровоснабжение тканей, тем скорее жир попадёт туда, где он необходим. Следовательно, чтобы уменьшить жировую складку, необходимо улучшать кровообращение, в том числе и аппаратными средствами.
Итак, жировая ткань – это нормальная, полезная составляющая организма. Она выполняет множество функций и совершенно необходима каждому человеку. Жир образуется не только под кожей. Поэтому не нужно стремиться к тому, чтобы избавиться от всего жира и везде.
Оцените материал:
Средний рейтинг: 4.7 / 5
Наталия Баховец
Автор статьи: кандидат медицинских наук, физиотерапевт, косметолог, аспирант кафедры физиотерапии СПбГМА им. И.М. Мечникова, автор многочисленных книг и методических пособий по аппаратной косметологии,
руководитель и методолог учебного центра АЮНА.
Как превратить белый жир в бурый и почему это важно для тех, кто хочет похудеть
Что такое бурый жир
Бурый жир (Brown Adipose Tissue) обеспечивает термогенез или продукцию тепла за счёт сжигания жира. У людей с ожирением, как правило, содержится значительно меньшее количество бурого жира по сравнению с белым.
Его клетки обладают исключительной особенностью — они содержат очень много митохондрий (органелл, отвечающих за накопление энергии в клетке). В митохондриях клеток бурого жира есть особый белок UCP1, который мгновенно превращает жирные кислоты в тепло, минуя фазу синтеза АТФ.
Бурый жир позволяет сжигать жиры. При его активации происходит перекачка жирных кислот из белой жировой ткани в бурую. Белый жир откладывается под кожей, в сальниках и капсулах внутренних органов. Бурый жир вместо запасания энергии сжигает её в больших количествах, выделяя тепло.
В ходе недавнего исследования было обнаружено, что во время физических упражнений тип жировых клеток превращается из метаболически неактивных (белый, стандартный жир) в бурый жир, который сжигает больше калорий.
Теперь у учёных есть ещё больше доказательств того, что количество сожжённых калорий во время занятий спортом не лимитировано.
Этот факт является ключевым моментом для всех остальных преимуществ, которые мы получаем от физической нагрузки. Именно так считает автор этого исследования Ли-Джун Янг (Li-Jun Yang), профессор гематопатологии в Университете штата Флориды.
Все знают о пользе занятий спортом, однако мало кто задумывается о механизмах, которые запускают все эти процессы. Проведённое исследование объясняет, почему у регулярно занимающихся спортом людей стройное тело и более плотная структура кости. Кроме того, тренировки помогают предотвратить ожирение, метаболические заболевания (например диабет второго типа), проблемы с сердцем и инсульт.
Как это работает
Во время физической активности в организме вырабатывается ряд гормонов. Один из них — гормон ирисин — отвечает за регуляцию процесса расщепления жира (липолиза) в организме. Именно он считается потенциальным жиросжигателем.
Agelessteam.wordpress.com
В лаборатории жировые клетки были подвержены действию ирисина. Под его воздействием возросла активность другого белка, который превращал белый жир в бурый.
Бурый жир помогает телу сжигать как можно больше калорий, а не складирует их в качестве запасов в укромных местах на талии или в области бёдер.
Кроме того, бурый жир положительно влияет и на другие аспекты метаболического процесса: чувствительность к инсулину и толерантность к глюкозе. Именно эти процессы помогают предотвратить ожирение, диабет второго типа и сердечно-сосудистые заболевания.
Впервые превращение обычного жира в бурый после физических упражнений было замечено у мышей. Во время последнего исследования этот же эффект наблюдался у людей.
На этом выгоды от выработки организмом ирисина не заканчиваются. Учёные также выяснили, что при смешивании со стволовыми клетками в жировой ткани (молодые жировые клетки, не достигшие зрелого состояния) ирисин превращает её не в стандартную жировую ткань, а в нечто иное. Под воздействием гормона стволовые клетки становятся совершенно другим видом ткани, который уплотняет структуру костей и делает их более крепкими.
Ещё один интересный факт. В образце жировой ткани с добавлением ирисина количество стандартного белого жира на 20–60% меньше, чем в образце без добавления гормона. Стоит отметить, что опыты производились на образцах человеческой ткани, а не на самом человеке. Следующий шаг — повторить эксперимент на людях, чтоб окончательно подтвердить воздействие ирисина в реальной жизни, а не в лабораторных условиях.
Такое воздействие ирисина на наш организм можно считать дополнительным стимулом для тренировок, пусть данные исследований и не подтверждены на 100%. И пока доктор Янг с коллегами будет трудиться над доказательствами в стенах университета, мы можем продолжать работать над своим телом в спортивном клубе.
Для чего человеку нужны жировые прослойки — Сноб
В издательстве АСТ вышла книга диетолога Маргариты Королевой «Похудеть навсегда». В ней автор рассказывает о научно обоснованной методике снижения избыточного веса. Благодаря программе положительные результаты получили более 45 тысяч человек. «Сноб» публикует главу, в которой объясняется, для чего человеку нужны жировые прослойки
Фото: Renee Fisher
Основной задачей жировой клетки является создание запаса энергии в виде жира, то есть жировая ткань является важнейшим энергетическим депо. За счет накопленных жировых отложений человек нормального веса может голодать до двух месяцев. Жировая ткань является и своеобразным хранилищем воды в организме, так как при распаде жира выделяется вода. В жировой ткани происходят процессы обмена жирных кислот, углеводов и образования жира из углеводов. Но и это еще не все, для чего нам нужен жир. Помимо сбережения энергетических запасов жировая ткань служит для теплоизоляции, с ее участием вырабатываются важные биологические вещества и гормоны, в частности женские половые гормоны, лептин — гормон, чувствительность к работе которого сказывается на активности метаболических процессов в организме. Жировая прослойка механически защищает внутренние органы и так далее.
Таким образом, жир выполняет различные функции, и он совершенно необходим для нормальной деятельности организма.
Что же представляет собой наша жировая ткань? Жировая ткань — это скопления жировых клеток, которые могут образовываться в различных органах. Жировые отложения у человека расположены подкожно и вокруг внутренних органов, то есть висцерально, а также под соединительнотканными оболочками, покрывающими мышцы.
Вся жировая ткань делится на отдельные дольки различной формы и размеров прослойками рыхлой волокнистой ткани. Кровеносные и лимфатические сосуды проходят в этих прослойках и охватывают петлями группы жировых клеток. Каждая жировая клетка находится в тесном контакте по крайней мере с одним капилляром, благодаря чему в клетку легко поступают различные вещества и удаляются из нее продукты распада. В случаях ожирения размеры жировых клеток значительно увеличиваются, что приводит к нарушению контакта их с капиллярами и нарушению обмена веществ в этих клетках. Это ведет к зашлакованности всей жировой ткани продуктами обмена. В этом случае отложившийся жир превращается из «запасов на черный день» в место «захоронения отходов». Таким образом, при ожирении жировые клетки увеличиваются в размере, то есть развивается их гипертрофия за счет отложения в них жировых включений и продуктов обмена.
Размеры и количество жировых клеток индивидуальны для каждого человека, но при определенных условиях может происходить и увеличение адипоцитов.
При значительном накоплении жировых отложений образуется некая их «критическая масса», которая является своеобразным пусковым фактором (триггером) для образования новых жировых клеток. Кстати, сигналом к образованию новых жировых клеток может быть и удаление большого количества жировой ткани при липосакции. При этом «компенсаторные » жировые отложения могут образовываться совсем в других местах, сводя на нет результаты оперативного вмешательства. Кроме того, необходимо помнить, что деление жировых клеток с увеличением их количества особенно выражено в последний месяц внутриутробного развития плода, на первом году жизни ребенка и в период полового созревания. Именно в эти периоды особенно тщательно необходимо контролировать питание будущей матери и ребенка.
Жировую ткань разделяют на три слоя.
Первый слой находится непосредственно под кожей. Именно этот слой жира формирует очертания и пропорции фигуры. Данный жировой слой покрывает всю поверхность тела, но значительно отличается по толщине и плотности на различных участках. Именно здесь происходит формирование так ненавистного всеми женщинами целлюлита. Толщина этого слоя определяется толщиной жировой складки. Чтобы определить толщину поверхностного слоя жира, достаточно захватить двумя пальцами в положении стоя слой жира на любом участке тела. Особенно наглядно это можно проделать на животе. Расстояние между пальцами и будет характеризовать толщину поверхностного слоя жира. Если у вас толщина складки большая, не беспокойтесь — именно от этого жира избавиться проще всего.
Второй слой расположен глубже — под мышечной тканью. Это уже «стратегические» жировые запасы организма, и расстается он с ними очень неохотно.
Третий слой расположен внутри брюшной полости (внутренний или висцеральный жир). Наличие его внешне проявляется в виде больших, упругих, выпуклых животов. Иногда толщина кожной складки может составлять всего 2–3 сантиметра, а объем талии может быть очень большим. Это говорит о преобладании в организме висцерального жира, а это уже не просто некрасиво, но и опасно для здоровья.
Капли жира (триглицериды), находящиеся внутри клетки, синтезируются самой клеткой из хиломикронов (капелек пищевого жира), которые поступают из кишечника. Этот процесс получил название липогенеза. Процесс расщепления жира с высвобождением жирных кислот носит название липолиз. Жировые клетки метаболически чрезвычайно активны. Биохимические процессы, происходящие в них, представляют собой многоступенчатые превращения, в которых принимают участие множество ферментов и гормональных систем. На скорость липолиза оказывают влияние энергетические потребности организма, нервные и гуморальные воздействия, а также скорость кровотока в жировой ткани, которая значительно замедляется при застойных явлениях.
На поверхности адипоцитов расположены специальные молекулярные структуры, носящие название рецепторов. Биологически активные вещества, циркулирующие в крови, соединяются с ними и запускают биохимические процессы в клетках. За накопление жира в адипоцитах (липогенез) несут ответственность альфа-2-рецепторы, а за выделение (липолиз) — бета-рецепторы. Необходимо заметить, что в жировой ткани человека, и особенно у женщин, значительно преобладают альфа-2-рецепторы, что способствует накоплению жира в организме. Установлено, что накоплению жира в адипоцитах способствуют также инсулин, салицилаты и никотиновая кислота (витамин РР). Липолиз стимулируют адреналин, норадреналин и гормоны, сходные с ними по действию, а также гормоны щитовидной железы и кофеин. В связи с этим человек заметно снижает массу тела при стрессовых ситуациях, а также при гипертиреозе (базедовой болезни).
Согласно последним исследованиям, жировая ткань человека представлена не только белым, но и бурым жиром. Раньше его находили только у животных. Особенно хорошо он развит у зверей, впадающих в зимнюю спячку с целью поддержания, как оказалось, температуры их тела в условиях адинамии и гипотермии. Бурый жир нужен и при пробуждении животных весной: активизация обменных процессов в этих участках жировой ткани повышает температуру тела, из-за чего животное просыпается.
Позже, согласно исследованиям, обнаружился бурый жир и в организме младенцев, который появляется у него за 2–3 недели до рождения.
Он помогает привыкнуть к новой среде сразу после их появления на свет, защищает от переохлаждения. У новорожденных это вещество размещается в районе почек, шеи, вдоль верхней части спины, на плечах, и составляет примерно 6% от массы тела. В организме младенцев иногда бурый жир смешан с белым. Благодаря этому компоненту новорожденные менее чувствительны к холоду, чем люди постарше.
Клетки бурых жировых отложений имеют в своем составе огромное количество митохондрий — энергетических субстанций, благодаря которым, клетки имеют свой коричневый оттенок. При снижении внешней температуры митохондрии активизируются и специфический белок в их составе UCP1 быстро трансформируют жирные кислоты в тепло. То есть когда младенцу требуется много энергии (к примеру, надо согреться), происходит эффективный липолиз, то есть сжигание жира из состава как бурых, так и белых жировых клеток с выделением тепла. Согреваясь, ребенок при этом немного худеет. Что, кстати, наблюдается в первые дни жизни младенцев.
Таким образом, бурый жир создан для того, чтобы расходовать энергию общих жировых запасов, превращая ее в тепло. Белый жир — хранитель этой энергии на случаи длительного голода и холода.
Как же самостоятельно активировать работу бурой жировой ткани с пользой для собственной стройности?
- Закаляйтесь: организм не станет хранить жир, если ему регулярно нужна энергия для согревания. Хотите худеть? Принимайте по утрам контрастный душ, не кутайтесь даже зимой в кучу свитеров, дышите прохладным воздухом, поддерживайте комнатную температуру в пределах 18–19 градусов, плавайте в прохладной воде.
- Будьте активными: регулярно занимайтесь физическими нагрузками, на выполнение которых расходуется энергия белого жира.
- Живите в унисон с природой: чем меньше человек находится в условиях искусственного освещения, тем активнее будет бурая жировая ткань. Поэтому днем надо бодрствовать, а ночью — спать. Иначе шансы на снижение лишнего веса уменьшаются почти в пять раз.
- Питайтесь часто и понемногу. Откажитесь от избытка простых углеводов. Регулярное превышение уровня инсулина в крови снижает активность бурого жира. Соблюдая уже эти простые правила, можно быстро и легко начать сбрасывать лишний вес.
Статья: RF (радиоволновой) липолиз читать
Тело человека – отличный проводник электрического тока. Однако некоторые его части обладают повышенной электрической резистентностью, причем сильнее всего поглощает ток жировая ткань. На этой особенности человеческого организма и основан принцип действия радиоволнового липолиза. Благодаря высокой «отзывчивости» жировой ткани к радиоволнам процедура RF-липолиза великолепно моделирует фигуру. При повышении температуры тела на 10 °C процесс расщепления жира ускоряется в 2 раза, в результате чего на уровне подкожно-жировой клетчатки происходят следующие процессы:
- улучшение местного кровообращения за счет расширения сосудов;
- стимуляция липолиза: при термическом воздействии из жировых клеток высвобождаются триглицериды, которые под воздействием фермента липопротеинлипазы расщепляются на глицерин и жирные кислоты;
- структурная реорганизация соединительной ткани, которая при одновременном уменьшении объема жировой ткани приводит к снижению неравномерного давления отдельных участков жировой ткани на дерму, что в конечном итоге нивелирует внешние проявления целлюлита.
Кроме того, повышение эндогенной температуры активизирует выделение эндорфинов (гормонов счастья) и вызывает расслабление мышц, что благотворно влияет на самочувствие клиента. RF-липолиз не только разглаживает «апельсиновую корку», но и предупреждает ее появление в дальнейшем, поскольку благодаря восстановленной микроциркуляции клетки гиподермы получают достаточное количество кислорода и питательных веществ, следовательно, не происходит сбоя в их функционировании. Радиолиполиз может применяться и на лице – для коррекции второго подбородка. Для улучшения клинического эффекта радиоволновую терапию оптимально сочетать с ультразвуковыми и лимфодренажными процедурами.
Сроки проведения и конечный результат
В большинстве случаев для достижения заметного эффекта достаточно курса из 8–10 процедур RF-липолиза, однако конечное количество процедур зависит от исходного состояния мягких тканей. Сеансы проводятся с удобной для пациентов периодичностью 1 раз в неделю, за исключением области второго подбородка, для которой оптимальная частота воздействия – 1 раз в 2 недели. Положительные изменения видны уже в середине курса: кожа становится более плотной и упругой, рельеф ее разлаживается, объемы тела в зоне воздействия сокращаются. Кроме того, в коже активизируется мощный процесс неоколлагенеза, который продолжается на протяжении 3–6 месяцев по окончании курса.
Конечный результат RF-липолиза:
- повышение плотности тканей;
- разглаживание «апельсиновой корки»;
- уменьшение жировых запасов;
- моделирование контуров тела.
Монополярная методика
Martinex поставляет на российский рынок высокотехнологичный аппарат RF – Radio Frequency производства компании RUBICA (Польша). Он обладает способностью выполнять процедуры одновременно по монополярной и биполярной методикам и может быть использован как для радиоволнового лифтинга кожи, так и для RF-липолиза (липосакции).
Для проведения RF-липосакции на аппарате RF – Radio Frequency Rubica необходимо выбрать режим монополярного высокочастотного излучения. В монополярной системе электрический ток проходит к пластине заземления через один расположенный в насадке электрод и равномерно нагревает глубокие (до 20 мм) слои дермы и подкожно-жировой клетчатки. Радиолиполиз – селективная методика. Это значит, что близлежащие ткани тепловому воздействию не подвергаются и не повреждаются. Используемая мощность – до 80–100 Вт – вызывает контролируемый и комфортный для организма нагрев тканей до 50 ºС.
Вопрос безопасности RF-липолиза
В отличие других тепловых методов воздействия, при RF-терапии нагрев кожи происходит исключительно за счет тепла, поступающего из глубоких слоев – гиподермы и дермы, поэтому риск ожога поверхности кожи исключен. Радиоволновой липолиз почти не имеет негативных эффектов. Максимум, что может наблюдаться после процедуры, – незначительная эритема, которая вскоре самостоятельно проходит. Обратите внимание на то, что во время сеанса RF-терапии пациент не должен испытывать дискомфорта, вызванного повышением температуры в тканях.
Купить косметологические аппараты Rubica. Врачам-косметологам предлагаем пройти программу обучения аппаратной косметологии. Обучение проводится на нашем оборудовании и ваших моделях.
В разделе Оборудование можно выбрать и купить профессиональные аппараты для аппаратной косметологии, радиоволновой хирургии, мезоинжекторы.
Мы поддерживаем гарантийное обслуживание, техподдержку и ремонт на базе собственного лицензированного сервисного центра.
Жировая ткань и репродуктивная система женщины
Актуальными проблемами современного общества являются так называемые
болезни цивилизации.
Одна из наиболее распространенных – ожирение. В экономически развитых странах
как минимум 30% населения имеют избыточную массу тела. При этом частота ожирения
прогрессивно растет – за 10 лет количество людей с патологически высокой массой
тела увеличивается на 10%. Если такая тенденция сохранится, то к середине
текущего века все население экономически развитых стран будет страдать
ожирением.
Избыточная масса тела – состояние аномального или чрезмерного накопления жира
в организме в такой степени, что это приносит вред здоровью. Однако для женщин –
это больше, чем вопрос размеров. Во-первых, это хроническое заболевание, которое
невозможно скрыть от окружающих, являющееся для женщин причиной хронического
стресса и частых эпизодов депрессии и заниженной самооценки. Во-вторых, данное
заболевание часто сопровождается метаболическими изменениями и увеличением риска
возникновения нарушений других органов и систем.
Доказано, что при увеличении значения индекса массы тела (ИМТ) в пределах 25-29
риск развития ишемической болезни сердца увеличивается вдвое, а при значениях
более 29 – втрое по сравнению с пациентками с ИМТ менее 21. С прибавлением массы
тела более 20 кг удваивается риск развития рака молочной железы.
Установлено, что если бы человечеству удалось решить проблему ожирения, средняя
продолжительность жизни увеличилась бы на 4 года, в то время как решение
проблемы злокачественных новообразований увеличило бы ее в среднем всего на 1
год.
Довольно часто мы забываем, что жировая ткань – это еще и один из важных и
наиболее крупных эндокринных органов, участвующих в процессах синтеза,
накопления и метаболизма гормонов. Поэтому при изменении количества этой ткани
или типа ее распределения возникают те или иные гормональные расстройства,
которые не всегда рассматриваются в контексте ожирения (или истощения) и,
соответственно, не всегда правильно лечатся.
На связь ожирения с репродуктивной системой указывает гендерная разница
(ожирение достоверно чаще встречается у женщин, чем у мужчин, также отмечены
различные фенотипы ожирения у мужчин и женщин), развитие нарушений
менструального цикла и репродуктивной функции, гиперпролиферативных процессов в
половых органах и молочных железах у пациенток с избыточной массой тела.
Жировая ткань образована жировыми клетками – адипоцитами. Количество жировых
клеток у взрослого человека является постоянным, так как зрелые адипоциты не
способны к делению. Однако на протяжении жизни остаются клетки-предшественники,
сохраняющие эту способность. В период полового созревания происходит резкое
увеличение удельного веса жировой ткани, и для появления менархе девочка должна
набрать не менее 17% жира. Затем накопление жира происходит в основном путем его
депонирования в уже имеющихся адипоцитах (гипертрофический тип прироста). Однако
таким возможностям имеется предел, и при достижении критической массы количества
жира в клетке происходит стимуляция клеток-предшественников с последующим их
делением (гиперпластический тип прироста). При похудении адипоциты лишь
уменьшаются в размерах. Поэтому после прекращения диеты у похудевших ранее
тучных людей возможность накопления жира потенциально больше, чем у худых, что
нередко служит причиной рецидива.
Кроме того, как уже упоминалось, жировая ткань играет немаловажную роль в
эндокринном обмене. Так, в жировой клетчатке происходит синтез многих половых
стероидных гормонов и их накопление (рис. 1).
Накопительная функция жировой ткани характеризуется более высокой концентрацией
в ней стероидных гормонов по сравнению с показателями в сыворотке крови,
особенно андрогенных фракций.
Кроме того, жировая ткань стимулирует секрецию инсулина и снижает синтез
секс-гормон связывающего глобулина (СГСГ), тем самым увеличивая уровень свободно
циркулирующих андрогенов и эстрогенов.
Баланс жировой ткани в организме находится в зависимости от преобладания
процессов липогенеза или липолиза, которые зависят от поступления и расхода
энергии.
В расходе энергии основной удельный вес (около 60%) составляет поддержание
базального метаболизма, то есть основного обмена. Около 10% энерготрат
обусловлено специфическим динамическим действием пищи (расщепление принятой
пищи), и примерно 30% – физической активностью. Именно этот последний компонент
затрат энергии подлежит контролю и может увеличиваться до 50% у людей,
занимающихся спортом или другим видом физической активности.
В организме основными источниками энергии являются триглицериды жировой ткани и
гликоген, дополнительными – белки и алкоголь. Триглицериды жировой ткани –
основное депо энергетических запасов. Примечательно, что способность к
накоплению жира в организме неограничена и избыток пищевого жира может активно
накапливаться в депо – подкожной клетчатке (до 96%). При этом вес ее может
достигать нескольких десятков килограммов. Основная масса жира в организме
окисляется в мышечной ткани, а именно в медленных и быстрых оксидативных
волокнах, тогда как гликолитические волокна лишены способности окислять жир. При
преобладании в организме быстрых гликолитических волокон (у спортсменов, у
индейцев некоторых племен) способность к окислению липидов снижена. Поэтому при
прекращении занятий спортом такие люди иногда довольно быстро набирают лишнюю
массу тела. У женщин быстрых волокон в среднем меньше, чем у мужчин.
Возможности окисления жира меняются с возрастом. В среднем после 30 лет
происходит снижение окисления жира на 30 г в течение каждых 10 лет. Уровень
окисления жиров прямо коррелирует с массой тела: увеличение массы на 10 кг
сопровождается повышением окисления жира на 20 г в день. Снижение же массы тела
в процессе диетотерапии на 10 кг приводит к уменьшению способности к окислению
жира на 23 г, что нередко является причиной рецидива ожирения после окончания
диеты.
При расщеплении гликогена образуется меньше энергии по сравнению с жиром. В
отличие от жировой ткани емкость депо гликогена в организме лимитирована 150-200
г гликогена печени, основная роль которого – поддержание уровня глюкозы в крови,
и около 120 г – в мышцах. Уровень глюкозы в крови, а также состояние депо
гликогена в печени и мышцах играет существенную роль в формировании аппетита и в
регуляции потребления углеводов.
Что касается протеинов, то лишь треть из них может окисляться в организме в
качестве источника энергии. Белки используются в основном как структурный
компонент и не депонируются в организме.
Алкоголь же совершенно не имеет способности к накоплению, и поэтому весь
поступивший в организм алкоголь немедленно подвергается оксидации. Этот процесс
доминирует среди процессов окисления других источников энергии и, следовательно,
снижает степень окисления других продуктов.
Регуляция пищевого поведения и количества потребляемых нутриентов представляет
собой сложную многокомпонентную многоуровневую систему. В 1940 г. была
установлена гипоталамическая локализация пищевого центра: в состоянии активности
вентромедиальные ядра оказывают тормозящее влияние на латеральную область
гипоталамуса, угнетая пищевое поведение. Соответственно, усиленное пищевое
поведение, то есть гиперфагия, приводящая к быстрому нарастанию массы тела,
может наблюдаться при повреждении вентромедиальных ядер, стимуляции латеральных
ядер (опухолевым, воспалительным процессом и др.) или нарушении целостности
путей, соединяющих эти зоны.
Большое значение в формировании аппетита имеет уровень глюкозы в крови. Так, в
состоянии голода при снижении концентрации глюкозы повышается уровень глюкагона,
обеспечивая высвобождение энергии (то есть, стимулируя гликолиз и липолиз). В
состоянии сытости в крови повышается уровень глюкозы и инсулина, который
сдерживает катаболические процессы, в частности липолиз, и стимулирует синтез
гликогена и триглицеридов.
Кроме того, в формировании аппетита и регуляции потребления нутриентов участвует
и вегетативная нервная система: вагусная иннервация передает отрицательные
афферентные сигналы в центральную нервную систему (ЦНС), способствующие
появлению чувства насыщения, а катехоламинергическая – положительные,
стимулирующие прием пищи.
Ключевое значение в формировании чувства насыщения на центральном уровне
придается нейромедиатору серотонину, при недостатке или усиленной метаболизации
которого аппетит остается повышенным. Это учтено в разработке эффективных
лекарственных средств для снижения веса.
Липолиз – главный путь, с помощью которого жировая ткань высвобождает энергию,
отвечая на требования организма. Основным ферментом, участвующим в катаболизме
жира, является липопротеинлипаза – фермент жировых клеток, расщепляющий
триглицериды на глицерин и свободные жирные кислоты. Стимулируют активность
липазы многие гормоны: катехоламины (адреналин, норадреналин),
адренокортикотропный гормон (АКТГ), тиреотропный гормон, Т3, Т4, гормон роста,
кортизол, глюкагон, вазопрессин, человеческий плацентарный лактоген. Главным
ингибитором липопротеинлипазы является инсулин.
Большое значение в регуляции пищевого поведения и энергетического баланса имеет
гормон жировой ткани – лептин, синтезирующийся жировой тканью и представляющий
собой пептид из 167 аминокислот. Данный гормон индуцирует снижение массы тела
посредством угнетения аппетита, уменьшения потребления пищи, повышения продукции
тепла и физической активности. Продукция лептина является защитным механизмом от
ожирения. Однако у пациенток с ожирением нередко выявляется не дефицит, а
избыток лептина, и при этом прогрессирует нарастание массы тела, что объясняется
формированием лептинорезистентности.
Лептин участвует в регуляции гипоталамогипофизарно-гонадотропной системы как на
центральном, так и на гонадном уровне. Так, указанный гормон облегчает секрецию
гонадотропин-рилизинг-гормона путем моделирования некоторых интернейронных
секреторных нейропептидов, стимулирует выброс лютеинизирующего гормона и в
меньшей степени фолликулостимулирующего гормона, то есть на центральном уровне
данный гормон жировой ткани обладает опосредованным гонадотропным действием.
Достаточный уровень циркулирующего лептина является необходимым условием для
активации гипоталамо-гипофизарно-гонадотропной системы в пубертате. Поэтому для
начала гормональной активности яичников у девушки необходимо наличие критической
массы тела не менее 47 кг, и в течение последующей жизни для обеспечения
регулярной менструальной функции женщина должна иметь в организме минимум 13-17%
жира. Чрезмерный скачок лептина в пубертатный период может быть предвестником
ожирения в течение последующей жизни женщины, а недостаточный прирост жира –
причиной задержки полового развития и менструальной функции.
В то же время лептин может оказывать прямой ингибирующий эффект на функцию
яичников путем угнетения стероидогенеза зернистых клеток и теки. Гормональная
функция яичников чрезвычайно чувствительна к дисбалансу лептина. Это объясняет
тот факт, что женщины с избыточной массой тела и, соответственно, большим
количеством лептина нередко страдают нарушениями менструального цикла и
аменореей.
Другой комплексный гормон, участвующий в регуляции энергетического баланса, –
грелин – стимулирует потребление пищи и поступление энергии. Грелин был открыт
относительно недавно – в 1999 г. – и получил свое название благодаря свойству
стимулировать выброс гормона роста. Данный гормон секретируется в
желудочно-кишечном тракте (желудке, кишечнике), ЦНС (гипофизе, гипоталамусе),
гонадах (яичниках, яичках), а также плаценте и влияет на многие функции в
организме: сон, поведение, желудочную секрецию, активность поджелудочной железы,
секрецию гормона роста, пролактина, АКТГ, гонадотропинов. При развитии ожирения
уровень его снижается и, напротив, при кахексии, анорексии – повышается
(противоположно лептину).
Активность грелина также связана с функционированием репродуктивной системы.
Среди факторов, которые могут регулировать экспрессию грелина, важную роль
играет тестостерон. Так, у мужчин доказано стимулирующее влияние тестостерона на
уровни грелина. Заместительная терапия тестостероном у мужчин с гипогонадизмом
восстанавливает уровни грелина до нормальных показателей. У женщин же
наблюдается обратная реакция – доказано негативное его влияние на концентрацию
грелина. У женщин с синдромом поликистозных яичников (СПКЯ) и гиперандрогенией
были выявлены более низкие уровни грелина по сравнению с группой контроля,
которые возвращались к норме после назначения чистого антиандрогена – флутамида.
В регуляции пищевого поведения участвует также состоящий из 36 аминокислот
полипептид гипоталамического происхождения – нейропептид Y, который воздействует
непосредственно на центр аппетита и стимулирует прием пищи, а также снижает
продукцию тепла. Этот процесс модулируется эстрогенами, поэтому при
возникновении дефицита эстрогенов он нарушается, и ощущения сытости не
наступает.
Повышенный аппетит в условиях эстрогенного дефицита в климактерическом возрасте
нередко является причиной переедания и прироста жира.
Для определения наличия и степени ожирения принято пользоваться вычислением ИМТ.
По определению ВОЗ, критерием наличия ожирения является ИМТ, равный или более
30. Однако данный показатель не дает возможности различить характер избыточной
массы – идет ли увеличение удельного веса жировой ткани или мышечного
компонента. Выделяют два фенотипа ожирения – эстрогенное (гиноидное,
периферическое), при котором тело имеет форму груши с отложением жира
преимущественно на бедрах и ягодицах, и андроидное (висцеральное, центральное) с
преимущественным отложением жира вокруг внутренних органов и в сальнике,
подкожной жировой клетчатке живота и верхней половины туловища. Актуальность
выделения этих двух форм ожирения обусловлена не только их фенотипом, но и
различным составом жировой ткани, гормональным и метаболическим профилем, а
также риском развития различных сопутствующих патологий.
Фенотипические признаки этих двух форм ожирения представлены в таблице.
Однако расширенные исследования последних лет помогли значительно продвинуться
вперед в понимании взаимосвязи жировой ткани с эндокринной системой. Доказано,
что гормональные нарушения могут быть первичными и определять фенотип ожирения.
Тип распределения жира (мужской или женский) находится под контролем эстрогенов
и андрогенов, а также активности соответствующего рецепторного аппарата.
Плотность эстрогенных рецепторов (ЭР) в жировой ткани человека обладает
региональной вариабельностью, с более высокой их экспрессией в периферическом
жире. В жировой ткани ягодиц, бедер наиболее высок также и уровень ароматаз, при
помощи которых андрогены ароматизируются в эстрогены. Поэтому при повышении
концентрации в организме эстрогенов в сочетании с повышенным потреблением
энергии первоначально реагируют на это клетки глютеофеморального периферического
жира. С увеличением жировой прослойки на бедрах возрастает соответственно и
количество ароматаз и, как следствие, – продукция эстрогенов. Такое ожирение
характеризуется увеличением продукции эстрогенов (показатель их выработки
достоверно коррелирует с массой тела и количеством жира в организме). При этом
происходит уменьшение образования неактивных метаболитов эстрадиола и повышение
синтеза активного эстрогена – эстрона сульфата (увеличение соотношения активных
эстрогенов к неактивным). Однако, несмотря на эти изменения, концентрация
эстрогенов в сыворотке крови обычно нормальная или незначительно повышенная.
Избыточно выработанный эстроген накапливается в жировой ткани, что способствует
поддержанию нормального уровня циркулирующего гормона в крови. В то же время
сами эстрогены регулируют накопление жира. У женщин в постменопаузе на фоне
дефицита эстрогенов нередко возникает прирост массы тела.
Существенное влияние на синтез и инактивацию андрогенов может оказывать
периферический стероидогенез. В проведенных исследованиях Quinkler et al. (2002)
биоптатов подкожного и сальникового жира у женщин с периферическим ожирением,
которым проводились абдоминальные хирургические процедуры, была выявлена более
выраженная экспрессия 17b-гидроксистероиддегидрогеназы 5, конвертирующей
андростендиол в тестостерон, в подкожном жире по сравнению с висцеральным.
Повышенные уровни конверсии с образованием более активного андрогена в подкожном
жире могут отражать пониженную экспрессию АР.
Конверсия андростендиона в тестостерон в жировой ткани может представлять
интракринный источник синтеза андрогена, возможно, способствуя формированию
состояния функциональной гиперандрогении у женщин с простым ожирением.
Эти различия в распределении АР между различными жировыми депо создают
логическое обоснование для объяснения процессов дифференциации и метаболических
ответов, наблюдающихся между абдоминальными и подкожными жировыми тканями.
Большое влияние на концентрацию циркулирующих свободных половых стероидных
гормонов имеет количество СГСГ, который с высоким сродством связывает
тестостерон и дигидротестостерон, и с пониженным сродством – эстрогены.
Стимулирующими факторами, влияющими на уровень СГСГ в крови, являются эстрогены,
гормоны щитовидной железы и гормон роста, ингибирующими – андрогены и инсулин.
При ожирении концентрация СГСГ снижена и имеет обратную связь с увеличением
массы тела. При этом женщины с центральным ожирением обычно имеют более низкую
концентрацию СГСГ в сравнении с женщинами того же возраста и веса с
периферическим ожирением.
Учитывая вышеизложенное, андрогенрецепторопосредованная регуляция определенных
функций преадипоцитов может влиять на распределение жировой ткани.
Схематически формирование фенотипов ожирения представлено на рисунке 2.
Формирование центрального ожирения у женщин сопровождается увеличением размеров
висцеральных адипоцитов и активацией в них липолиза, что ведет к увеличению
концентрации свободных жирных кислот (СЖК).
Андрогены, как известно, стимулируют липопротеинлипазу печени и липолиз, однако
они же стимулируют секрецию инсулина. И пока жировая ткань чувствительна к
инсулину, сдерживающему липолиз, преобладают процессы липогенеза с развитием в
условиях гиперандрогении центрального ожирения. Со временем увеличенные
висцеральные адипоциты при развитии центрального ожирения усиливают продукцию
лептина и фактора некроза опухоли a, которые нарушают взаимодействие инсулина с
его рецептором и способствуют формированию инсулинорезистентности. С развивитием
инсулинорезистентности сдерживающее влияние инсулина на процессы липолиза
уменьшается, что сопровождается увеличением в крови СЖК и липопротеидов низкой
плотности, характеризуя состояние дислипопротеинемии.
Гиперинсулинемия, закономерно возникающая в результате снижения чувствительности
тканей к инсулину, ведет к развитию гипертензии. Усугубляет данную патологию
появление сахарного диабета в связи с инсулинорезистентностью и снижением
чувствительности к глюкозе, а диабетические изменения в почках способствуют
уменьшению клубочковой фильтрации и опять же задержке жидкости, а также
появлению микроальбуминурии. Эти изменения, связанные с возникновением
центрального ожирения и взаимосвязанные между собой, выделяют в отдельную
нозологию, именуемую «метаболическим синдромом». Данное заболевание включает в
себя: верхний тип ожирения, нарушение толерантности к глюкозе, дислипидемию и
артериальную гипертензию.
В жировой ткани абдоминальной локализации выявлен также белок резистин,
способствующий формированию резистентности к инсулину и снижению
чувствительности к глюкозе. В свою очередь повышенная концентрация инсулина
стимулирует активность VII и X факторов свертывающей системы и усиливает
секрецию ИАП-1, что ведет к прокоагуляционным изменениям системы гемостаза и
повышением риска сердечно-сосудистой патологии, атеросклероза и
тромбоэмболических осложнений.
Таким образом, при абдоминальном ожирении центральный жир становится местом
продукции целого ряда провоспалительных и проатерогенных факторов, приводящих к
эндотелиальной дисфункции и развитию атеросклеротических изменений на фоне
снижения продукции единственного защитного фактора – адипонектина.
Жировая ткань имеет двустороннюю связь и с
гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальной системой. Гипотетическая роль
глюкокортикоидов при ожирении была предположена вследствие некоторого сходства
абдоминального типа ожирения и синдромов эндогенного или экзогенного
гиперкортицизма. Впоследствии была выявлена более выраженная экспрессия
глюкокортикоидных рецепторов в абдоминальных адипоцитах по сравнению с
подкожными. Это обусловливает большую чувствительность к кортизолу висцеральных
жировых клеток и усиленному метаболизму абдоминального жира при
гиперкортизолемии. В то же время известно, что лечение глюкокортикоидами
приводит к развитию абдоминального типа ожирения. Выявлено также, что увеличение
активности гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальной системы, сопровождающееся
увеличением в крови концентрации кортизола, способствует усилению андрогенизации
у тучных женщин. Нередко у пациенток с синдромом Кушинга и умеренной
гиперкортизолемией наблюдается избыток андрогенов адренального и овариального
происхождения и наличие поликистозных яичников.
Таким образом, доказано предопределяющее влияние гормонального статуса на
формирование фенотипа ожирения. Описанные выше порочные круги между
гиперандрогенией, резистентностью к инсулину и чрезмерной его концентрацией
имеют место при СПКЯ, приводя к развитию у этих женщин центрального типа
ожирения и обменно-эндокринных расстройств. У женщин после наступления менопаузы
в состоянии эстрогенного дефицита наблюдается развитие относительной
гиперандрогении, что нередко также приводит к формированию висцерального типа
ожирения и всех описанных выше метаболических нарушений.
Исходя из современного представления о патогенезе формирования и метаболическом
профиле различных фенотипов ожирения, подход к их лечению должен также быть
различным. При гиноидном типе ожирения необходима модификация образа жизни:
изменение пищевых привычек, увеличение физической активности и периодический
мониторинг факторов риска и показателей метаболического профиля. Обязательна
дозированная физическая нагрузка, так как в современном обществе отмечается
общая тенденция к уменьшению физических затрат человека.
При выраженной степени периферического ожирения рекомендуется его коррекция.
При центральном же типе ожирения ввиду наличия сопровождающих его метаболических
нарушений, сопряженных с повышенным риском развития атеросклероза, сахарного
диабета, сердечнососудистой патологии, коррекция веса является обязательной. В
первую очередь желательно уменьшить суточное количество употребляемой пищи,
особенно жира, и увеличить затраты энергии. Для достижения значимого снижения
веса энерготраты должны превышать энергопоступление на 500-1000 ккал. Существует
большое количество разнообразных диет, однако наиболее приемлемой и наиболее
эффективной до сих пор считается обычная низкокалорийная диета с ограничением
энергетической ценности потребляемой пищи до 900-1200 ккал в сутки.
Рекомендуемый состав суточного рациона в процентном соотношении такой:
углеводной пищи – до 50%, белка – 15-20%, жиров – не более 30%. Нужно помнить,
что с уменьшением потребления/всасывания продуктов снижается и поступление в
организм витаминов и микроэлементов, необходимых для жизнедеятельности.
Однако проблема не только в суточном калораже. Многие современные продукты
обладают высокой энергетической ценностью при достаточно бедном составе. Пищевые
продукты с использованием натуральных и синтетических стимуляторов аппетита
увеличивают количество потребляемой пищи, не обеспечивая организм
соответствующим химическим составом и не вызывая достаточно пролонгированного
ощущения сытости. Поэтому через некоторое время закономерно вновь появляется
чувство голода, и история повторяется. Поэтому в условиях соблюдения диеты
рекомендуется прием преимущественно натуральной пищи с минимальным
использованием консервантов и вкусовых добавок.
Важен постоянный контакт с врачом, так как по мере уменьшения удельного веса
жира уменьшается, как было изложено выше, и расход энергии, а темп потери веса
замедляется. В таких случаях необходим пересмотр особенностей и калоража диеты,
полезно ведение дневника. Очень важна поддержка членов семьи, так как семейные
пищевые пристрастия оказывают большое влияние на стиль питания человека.
Проведение процедур, направленных на механическое разрушение жировых клеток, (мезотерапии,
баночного массажа и др.) нередко осложняется усилением проявлений
гиперандрогенных нарушений (таких как акне, себорея, алопеция). Поэтому более
подходящими методами лечения ожирения наряду с использованием низкокалорийной
диеты является медикаментозная терапия, в которой можно выделить несколько
подходов (рис. 3).
Возможно воздействие на аппетит, предотвращающее попадание в организм излишнего
количества пищи, стимуляция появления ощущения сытости, а также уменьшение
всасывания уже поступивших нутриентов, изменение метаболизма веществ в тканях,
повышение энергозатрат организма («сжигание энергии»).
Назначение аноректиков малоэффективно и небезопасно ввиду возможного перехода
переедания в анорексию и истощение, сопровождающиеся другими не менее опасными
нарушениями метаболизма.
Доказательная база в отношении эффективности и безопасности применения средств
для снижения веса имеется лишь для двух препаратов – сибутрамина и орлистата.
Препарат из группы антагонистов обратного захвата серотонина – сибутрамин (Меридиа
компании «Абботт Лабораториз С.А.») – угнетает обратный захват серотонина и
норадреналина в синапсах, способствует задержке его элиминации. Накопленный
серотонин оказывает тормозящее влияние на центр аппетита, пролонгируя ощущение
сытости. Это приводит к уменьшению объема потребления пищи на 20%. Задержка
обратного захвата норадреналина из синаптической щели способствует повышению
термогенеза и увеличивает энерготраты. Этот препарат оказывает положительное
влияние на резистентность к инсулину и не влияет на всасывание нутриентов.
Особого внимания заслуживают данные, полученные исследователями (A. Wirth, 2001)
в отношении способности сибутрамина* модифицировать образ жизни пациентов (рис. 4).
Результатом проведенных наблюдений стало заключение о том, что изменения,
достигнутые в результате применения сибутрамина, остались стабильными и после
его отмены. Таким образом, сибутрамин гарантировал комплайенс рекомендациям по
изменению стиля жизни даже после завершения фармакотерапии.
Однако сибутрамин требует осторожного назначения при наличии тенденции к
артериальной гипертензии.
Учитывая роль поступающего жира в его накоплении, при высоком содержании жирной
пищи в рационе пациентки либо склонности к повышению АД препаратом выбора может
стать орлистат, угнетающий активность липопротеинлипазы поджелудочной железы и
уменьшающий абсорбцию пищевого жира.
Кроме того, учитывая роль инсулинорезистентности в формировании ожирения,
особенно центрального, патогенетически обоснованным является назначение
препаратов, повышающих чувствительность тканей к инсулину. Своевременная
коррекция гиперандрогенных состояний предотвращает развитие висцерального типа
ожирения, а при его наличии – способствует уменьшению централизации жира.
Назначение инсулиносенситайзеров, таких как метформин, в комбинации с
антиандрогенными средствами (например, флутамид, ципротерона ацетат) приводит к
уменьшению количества висцерального жира, повышению чувствительности тканей к
глюкозе и нормализации метаболического профиля.
При выявлении симптомов нарушенного липидного метаболизма с целью профилактики
атеросклероза показаны статины (при гиперхолестеринемии) или фибраты (при
гипертриглицеридемии). У женщин в пери- и постменопаузе при отсутствии
противопоказаний и факторов риска желательно назначение заместительной
гормональной терапии, способствующей восполнению эстрогенного дефицита и
коррекции относительной гиперандрогении. Доказано, что назначение заместительной
гормональной терапии приводит к снижению или стабилизации веса и уменьшению
централизации жира.
Хирургическое лечение ожирения допустимо лишь в тех случаях, когда польза от
вмешательства превышает операционный риск, который у людей с ожирением часто
повышен. Важно помнить, что при отсутствии коррекции эндокринных и
метаболических нарушений, сопровождающих ожирение, трудно получить стабильный
эффект от хирургической процедуры. Поэтому оперативная коррекция фигуры
обязательно должна сопровождаться нормализацией процесса питания и коррекцией
факторов риска.
Таким образом, жировая ткань является мощным эндокринным органом, влияющим на
многие процессы в организме, в том числе на функционирование женской
репродуктивной системы. Понимание этого специалистами, особенно гинекологами,
важно для правильного лечения дисгормональной патологии половых органов,
восстановления репродуктивной функции женщины и профилактики
гиперпролиферативных процессов гениталий. Акушеры-гинекологи, детские
гинекологи, педиатры должны помнить, что своевременная коррекция гормональных
нарушений, особенно гиперандрогенных состояний, является профилактикой развития
абдоминального ожирения и, соответственно, целого ряда опасных метаболических
осложнений, а лечение ожирения – обязательной составляющей при коррекции
дисгормональных расстройств у женщин.
СТАТТІ ЗА ТЕМОЮ
03.11.2021
Хірургія, ортопедія та анестезіологія 2-й Міжнародний флебологічний мітинг: у фокусі – хронічні захворювання вен
У серпні цього року відбувся 2-й Міжнародний флебологічний мітинг, присвячений останнім новинам флебології, за підтримки компанії «Серв’є». Провідні вітчизняні та міжнародні експерти представили сучасні погляди щодо патогенезу хронічних захворювань вен, діагностики й лікування, оновленої класифікації СЕАР, поділилися власним клінічним досвідом лікування пацієнтів із тазовими венозними розладами.
…
03.11.2021
Трансплантологія Діагностика смерті мозку: юридичні та практичні аспекти трансплантології
Трансплантологія, як одна з найперспективніших галузей сучасної медицини, не має подальшого розвитку без знань та дотримання алгоритму діагностики смерті мозку. Це є чітко визначеною лікарською процедурою, яка виконується у країнах із прогресивним розвитком медицини та широкою практикою проведення органозамісних операцій. Досвід закордонних колег є базою для українських лікарів. На онлайн-вебінарі «Смерть мозку», що відбувся 27 серпня, розглядалися питання діагностики смерті мозку в контексті процесу трансплантації.
…
03.11.2021
Хірургія, ортопедія та анестезіологія Сучасна роль антисептиків у лікуванні хронічних ран
До вашої уваги представлено основні результати дослідження міжнародної групи експертів стосовно ефективності, безпечності та переносимості місцевих антисептиків при лікуванні критично колонізованих, інфільтрованих біоплівками хронічних ран. Розглянуто особливості застосування повідон-йоду для догляду за ранами. Представлено новий алгоритм лікування хронічних ран, що довго не загоюються, із критичною колонізацією або інфільтрацією біоплівками.
…
03.11.2021
Хірургія, ортопедія та анестезіологія Захворювання периферичних артерій: від теорії до практики
9 вересня в Києві відбулося чергове засідання Школи інноваційної медицини, науковими організаторами якої є Асоціація метаболічної медицини та ДНУ «Центр інноваційних медичних технологій НАН України». Спікери приділили значну увагу проблемі захворювань периферичних артерій нижніх кінцівок, висвітлили стандарти їх діагностики та лікування, а також поділилися власним досвідом ведення таких пацієнтів.
…
Липолиз — определение, механизм и процесс
Определение липолиза
Липолиз — это процесс расщепления жиров в нашем организме с помощью ферментов и воды или гидролиза. Липолиз происходит в наших запасах жировой ткани — жировых тканях, которые смягчают и выстилают наши тела и органы. Фактически, жиры можно рассматривать просто как запасенную энергию. Жиры готовы и доступны, когда наши запасы глюкозы заканчиваются между приемами пищи, и имеет смысл проводить липолиз, поскольку он будет способствовать перемещению этих накопленных жиров через наш кровоток.Разделение этой «потенциальной энергии» на свободно движущиеся жирные кислоты может позволить им использовать или использовать их в качестве топлива!
Липолиз действительно связан с различными процессами в нашем организме. Свободные жирные кислоты являются жизненно важными коммуникаторами от клетки к клетке, являются основным ингредиентом глюконеогенеза и клеточного дыхания и могут активировать транскрипцию белков, таких как разобщающие протонные каналы, выстилающие нашу митохондриальную мембрану, что будет препятствовать синтезу АТФ без нарушения дыхательной цепи. .В общем, липолиз — это ключевой биологический процесс, поддерживающий жизнь; хотя в последнее время он получил новое значение в косметических клиниках по всему миру из-за его обещания избавиться от нежелательного жира! Хотя, по их тезке, оба процесса технически «лизируют» или расщепляют жиры, способ, которым они достигают этого, очевидно отличается — последний использует холодные лазеры или тепло для уменьшения жировых клеток.
Механизм липолиза
Триглицериды, несомненно, являются основной энергетической молекулой в эукариотических клетках.Триглицерид — это производное глицерина, которое хранится в виде липидных капель в наших жировых тканях, и здесь происходит липолиз. Начнем с описания липолиза в общих чертах. Эти липидные капли сначала подвергаются действию липолитических ферментов, которые строго регулируются и будут получать доступ к этим каплям в случае фосфорилирования.
Эти липазы будут последовательно гидролизовать наши триглицериды до их компонентов глицерина и жирных кислот до тех пор, пока у нас не останутся только глицерины, и это происходит с тремя ферментативными реакциями.Распад жиров называется бета-окислением или окислением «жирных кислот», потому что триглицериды окисляются до их основных функциональных частей. Таким образом, у нас остаются свободные жирные кислоты и глицерин, которые могут войти в другие метаболические пути или найти новую цель. Давайте углубимся в детали.
Рисунок 1
На изображении изображен механизм липолиза, расщепление триглицеридов на жирные кислоты и глицерин.
Первая и стадия липолиза, ограничивающая скорость , включает фермент липазу триглицерида жировой ткани (или ATGL), которая чувствительна к гормонам.ATGL гидролизует наш триацилглицерин в диацилглицерин, теряя свободную жирную кислоту, которая будет свободно мобилизоваться в нашем кровотоке. На полученный диацилглицерин затем воздействует гормоночувствительная липаза (HSL), которая удаляет другую жирную кислоту с образованием молекулы моноацилглицерина. Наконец, моноацилглицерин липаза (MGL) будет расщеплять монацилглицерин до единственной молекулы глицерина.
Рисунок ниже иллюстрирует, если хотите, основные «судьбы» образующихся жирных кислот и глицерина.Жирные кислоты могут подвергаться бета-окислению и превращаться в ацетил-КоА. Конечно, ацетил-КоА наиболее известен как жизненно важная стартовая молекула, которая запускает цикл Кребса в клеточном дыхании. Это перепрофилирование жизненно важно, когда запасы глюкозы низки во время голодания или даже между приемами пищи, поскольку клеточное дыхание может продолжать работать и поддерживать жизнь. Точно так же свободный глицерин может вступать в процесс гликолиза. Обычно глюкоза превращается в G6P на первом этапе гликолиза. В случае низкого уровня глюкозы глицерин будет преобразован в дигидроксиацетонфосфат и войдет в процесс гликолиза во второй контрольной точке, чтобы поддерживать процесс гликолиза.Таким образом, жиры являются лучшим запасом энергии, поскольку они обеспечивают продолжение клеточного дыхания и выработку АТФ.
Рисунок 2
На рисунке показан липолиз и пути, по которым жирные кислоты и компоненты глицерина принимают.
Регламент липолиза
Как и любой жизненно важный биологический процесс, липолиз регулируется в соответствии с нашими потребностями. В любой момент было бы чрезвычайно вредно иметь тонны свободных жирных кислот, протекающих через наш кровоток. Это подтвердит любой человек с высоким уровнем холестерина или артериальными бляшками.Таким образом, липолиз — и его обратный процесс, липогенез — необходимо противодействовать регулированию и иметь высокую чувствительность к уровням определенных гормонов и белков. Например, стимулирующие гормоны, такие как адреналин, норэпинефрин, кортизол, глюкагон и гормон роста , вызывают липолиз . Ключевые гормоны глюкагон и адреналин будут использовать одни и те же пути для индукции липолиза с небольшими различиями.
И глюкагон, и адреналин будут служить лигандами, которые будут связываться с рецепторами, связанными с G-белком, на поверхности жировых клеток.Затем G-белки активируют аденилатциклазу и активируют превращение АТФ в цАМФ. Мы могли бы признать цАМФ широко распространенным вторичным посредником многих других биологических путей. Точно так же здесь цАМФ активирует протеинкиназу А (PKA), которая будет расходовать молекулу АТФ на фосфорилирование и повышающую регуляцию гидролизной активности нашего фермента HSL, также известного как наш второй фермент в пути липолиза. В результате у нас остаются свободные жирные кислоты и глицерин, которые затем могут вступать в метаболические пути, например, для противодействия низкому содержанию сахара в крови.Понятно, что HSL считался ферментом, определяющим скорость липолиза, в течение некоторого времени до того, как TAG липаза (или ATG, наш первый фермент) была открыта как ключевой липолитический этап инициативы. Давайте быстро разберемся, почему глюкагон и адреналин могут запускать липолиз.
Глюкагон-индуцированный липолиз
Глюкагон — это пептидный гормон, который синтезируется клетками поджелудочной железы в случае падения глюкозы и, следовательно, уровня инсулина. Затем глюкагон заставит нашу печень разрушить запасы гликогена и высвободить столь необходимую глюкозу в нашу кровь.И наоборот, когда у нас высокий уровень глюкозы и инсулина, инсулин у здоровых людей позволяет глюкозе выходить из кровотока и поглощаться инсулинозависимыми тканями. Конечно, у диабетиков ткани больше не будут хорошо реагировать на инсулин, и этот сахар не достигнет тканей и вместо этого вызовет хаос в кровотоке.
Если вернуться к липолизу, запасы глюкагона невелики и быстро расходуются. С другой стороны, жировые запасы огромны и готовы к использованию.Здесь ключевую роль играет глюкагон. Глюкагон будет связываться с рецепторами, связанными с G-белком глюкагона, на мембранах жировых клеток и запускать путь активации HSL, описанный ранее. Выделяемый глицерин может затем попасть в печень или почки, где он в конечном итоге превратится в GA3P и войдет в гликолиз и наш путь глюконеогенеза для синтеза остро необходимой глюкозы (см. Рисунок 2).
Липолиз, индуцированный адреналином
Рис. 3
Диаграмма конкретно иллюстрирует липолиз, индуцированный адреналином через G-белок опосредованный путь.
Адреналин также будет связывать рецепторы G-белка на мембранах жировых клеток, однако они будут специфически связывать бета-адренорецепторы. Это связывание также приведет к фосфорилированию гормоночувствительной липазы под действием цАМФ / PKA, что в конечном итоге приведет к высвобождению свободных жирных кислот и глицерина. Адреналин известен своей связью с нашей инстинктивной реакцией «бей или беги». Это гипервозбуждение возникает, когда мы воспринимаем нападение или угрозу нашему выживанию. Таким образом, логично предположить, что адреналин запускает липолиз и, как следствие, ускорение метаболических процессов.Если мы когда-нибудь будем голодать, наше тело непременно отреагирует на эту угрозу и использует запасы жировой энергии, чтобы отреагировать и поддержать жизнь любой ценой.
Липолиз в популярной культуре
Как вкратце упоминалось выше, забавным фактом является то, что липолиз стал популярным термином в косметическом мире. Не путать с путями липолиза жировой ткани, подробно описанными в этой статье, лазерный липолиз и даже инъекционный липолиз — это клинически проверенные методы уменьшения количества жировых клеток без операции липосакции.Неинвазивное сокращение жира стало новым косметическим продуктом и обещает воздействовать на жировые клетки с помощью тепла, охлаждения (с помощью лазеров или радиочастот) или, что реже, инъекций дезоксихолевой кислоты без нарушения окружающих тканей.
Тест
1. Какой из следующих ферментов является ферментом, определяющим скорость липолиза?
A. HSL
B. ATGL
C. MGL
D. Ни один из вышеперечисленных
Ответ на вопрос № 1
B правильный.Как упоминалось выше, исследователи обнаружили, что первый этап липолиза, опосредованный ATGL, по совпадению является этапом, определяющим скорость липолиза. Ранее считалось, что это HSL, поскольку он подвергается фосфорилированию.
2. Что из следующего вызывает липолиз?
A. Высокий уровень инсулина / низкий уровень адреналина
B. Высокий уровень инсулина / высокий уровень адреналина
C. Низкий уровень инсулина / высокий уровень адреналина
D. Низкий уровень инсулина / низкий уровень адреналина
Ответ на вопрос № 2
C правильный.Низкий уровень инсулина и высокий уровень адреналина вызывают липолиз. Это имеет смысл, если наше тело постоянно реагирует на обратную связь. Когда уровни глюкозы и инсулина низкие, нам нужны жиры для поддержания глюконеогенеза и клеточного дыхания. Высокий уровень адреналина возникает перед лицом угрозы для жизни, которая потребует согласованного расходования жировой энергии.
Ссылки
- Binienda, Z et al. «Роль свободных жирных кислот в физиологических условиях и митохондриальной дисфункции.”SCIRP: Food and Nutrition Sciences, Vol. 4 No. 9A, 2013. Источник:
- Американское общество пластических хирургов (2018). «Нехирургическое уменьшение жира: минимально инвазивные процедуры». Plasticsurgery.org. По состоянию на 2018 г., 29 мая:
- Ward, Colin (2015). «Липолиз и липогенез». Диапедия: 51040851148 рев. нет.17. По состоянию на 29 мая 2018 г. по адресу
- Engelking, Larry R. (2014). «Глава 70 — Липолиз». Учебник ветеринарной физиологической химии (3-е издание), страницы 444-449. По состоянию на 30 мая 2018 г. по адресу
- Fruhbeck, G et al. «Регулирование липолиза адипоцитов». Nutr Res Rev.2014 июн; 27 (1): 63-93. Doi: 10.1017 / S095442241400002X
Биохимия, липолиз — StatPearls — Книжная полка NCBI
Введение
Липолиз — это метаболический процесс, посредством которого триацилглицерины (ТАГ) распадаются посредством гидролиза на составляющие их молекулы жирных кислот (FFA и свободные жирные кислоты). .Накопление жира в организме происходит за счет жировых ТЭГов, которые используются для тепла, энергии и изоляции. Организм использует жировые запасы в качестве основного источника энергии во время голодания, сохраняя белок. В целом, жиры являются наиболее важным топливом в организме, и продолжительность жизни человека без еды зависит главным образом от количества жира, хранящегося в жировой ткани. Таким образом, липолиз особенно важен в состоянии метаболизма натощак, когда уровень глюкозы в крови снизился.Однако это также происходит в нестимулированных (базовых условиях). [1]
Глицерин, производимый липолизом, является источником углерода для глюконеогенеза в печени. СЖК транспортируются в крови связанными с альбумином и либо окисляются в тканях с помощью процесса, называемого бета-окислением, либо превращаются в кетоновые тела. Побочные продукты бета-окисления, АТФ и НАДН, способствуют глюконеогенезу. СЖК превращаются в кетоновые тела в печени, которая служит источником энергии для мозга, тем самым снижая дальнейшее потребление уже истощенной глюкозы в крови.СЖК используются по всему телу для производства энергии или биосинтеза, за исключением белой жировой ткани (WAT), где они хранятся. В метаболическом «голодном» состоянии, когда организм лишен питательных веществ, WAT высвобождает FFA и глицерин для снабжения нежировых тканей. [2] Основные ферменты, участвующие в липолизе, представляют собой липазу триглицеридов жиров (ATGL), гормоночувствительную липазу (HSL) и липазу моноглицеридов (MGL).
Основы
Синтез триацилглицерина
ТАГ, которые обеспечивают организм значительным источником энергии, получают с пищей или синтезируются эндогенно, в основном в печени.Они переносятся кровью в виде липопротеинов и хранятся в жировой ткани. Основные классы вовлеченных липопротеинов крови включают липопротеины высокой плотности (HDL), липопротеины средней плотности (IDL), липопротеины низкой плотности (LDL), липопротеины очень низкой плотности (VLDL) и хиломикроны. Хиломикроны синтезируются в тонком кишечнике и транспортируют диетические ТАГ из тонкого кишечника в такие ткани, как мышцы и жировая ткань. Печень синтезирует ЛПОНП в печени и таким же образом транспортирует ТАГ из печени в ткани.ЛПВП выполняют множество функций по отношению к метаболизму липидов, в том числе они играют неотъемлемую роль в превращении ЛПОНП в ЛПНП. HDL также служит резервуаром для основных апопротеинов, таких как Apo C-II. Апо C-II активирует липопротеинлипазу, фермент, ответственный за переваривание и расщепление ТАГ. Синтез запасов ТАГ в жировой ткани происходит в сытом состоянии после еды.
Гидролиз триацилглицерина
Во время энергетической депривации WAT стимулируется посредством гомеостатического контроля для перехода в сторону более высоких чистых скоростей липолиза.Это изменение состояния питания объясняет этот компенсаторный процесс и регулируется гормональными и биохимическими сигналами. Липолиз протекает упорядоченно и контролируемым образом, при этом на каждом этапе действуют разные ферменты. Катехоламины являются основными активаторами липолиза, на него также влияют другие гормоны и пищевые соединения. Каждое из этих веществ связывается со своими соответствующими мембраносвязанными рецепторами и воздействует на них, вызывая сигнальный каскад с единственной целью — активировать HSL. ATGL выполняет первую стадию гидролиза ТАГ (таким образом, ограничивает скорость), образуя диацилглицерины и СЖК.HSL выполняет вторую стадию и гидролизует DAG, образуя моноацилглицерины и FFA. MGL является селективным для MG и производит глицерин и третью FFA.
Проблемы, вызывающие озабоченность
Дефектный липолиз в нежировых тканях нарушает их нормальную функцию, что приводит к чрезмерному накоплению ТАГ и болезни накопления липидов. [2] И наоборот, переизбыток свободных жирных кислот из-за нерегулируемого липолиза приводит к липотоксичности в нежировых тканях. Неспособность упаковать СЖК в липидные капли вызывает хроническое повышение циркулирующих СЖК, что может привести к хроническому воспалению, дисфункции митохондрий и гибели клеток.[3]
Клеточный
Как описано ранее, гормоны связываются с рецепторами клеточной поверхности (т. Е. Норэпинефрин связывает бета-адренорецепторы), чтобы стимулировать липолиз в адипоцитах. Известно, что ряд белков, связанных с липидными каплями, модулирует скорость базального (нестимулированного) и стимулированного липолиза. Эти белки включают CGI-58 и перилипин. Перилипин является основным белком, обнаруживаемым в липидных каплях в адипоцитах. [4] В WAT существует два важных механизма, регулирующих липолиз: активация ATGL с помощью CGI-58 и фосфорилирование HSL и перилипина, опосредованное протеинкиназой A (PKA).
В базальном состоянии CGI-58 связан с перилипином, что делает его неспособным связываться или активировать ATGL. И ATGL, и HSL находятся в цитозоле.
В стимулированном состоянии β-адренорецепторы сигнализируют аденилатциклазе о генерации цАМФ. цАМФ затем связывает PKA, что приводит к увеличению активности фермента. Затем PKA фосфорилирует HSL и перилипин, что заставляет HSL перемещаться из цитозоля на поверхность липидной капли. Теперь фосфорилированный перилипин высвобождает CGI-58, так что он может связываться с ATGL и активировать его.Подобно HSL, ATGL также должен перемещаться из цитозоля на поверхность липидной капли. Важно отметить, что MGL локализуется на поверхности липидной капли, в цитозоле и ER независимо от метаболического состояния. [5]
Molecular
Липиды имеют разнообразную структуру, но все они похожи в том, что они нерастворимы в воде. Жирные кислоты обычно имеют четное число атомов углерода, от 16 до 20 атомов углерода в длину и могут быть насыщенными или ненасыщенными (последнее относится к двойным связям).Они описываются количеством содержащихся в них атомов углерода и положением двойных связей, если таковые имеются. Например, арахидоновая кислота имеет 20 атомов углерода и четыре двойные связи и записывается как 20: 4, Δ5,8,11,14 или 20: 4 (ω-6).
Все встречающиеся в природе жирные кислоты имеют двойные связи в цис-конфигурации. Классификация полиненасыщенных жирных кислот часто определяется положением первой двойной связи от омега-конца (углерод, наиболее удаленный от карбоксильной группы). Обычными примерами их являются жирные кислоты омега-3 и омега-6.Моноацилглицерины (моноглицериды), диацилглицерины (диглицериды) и триацилглицерины (триглицериды) содержат одну, две и три жирные кислоты, этерифицированные до глицерина, соответственно.
Функция
Жирные кислоты переносятся альбумином в 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 трех и более дней голодания) мозг использует кетоновые тела для получения энергии.Кетоновые тела, ацетоацетат и β-гидроксибутират служат источником топлива. Печень использует глицерин в качестве источника углерода для глюконеогенеза, который производит глюкозу для тканей, включая мозг и красные кровяные тельца.
Механизм
Синтез триацилглицерина
Они синтезируются двумя способами: (1) из свободных жирных кислот, образующихся как побочный продукт действия липопротеинлипазы на хиломикроны и ЛПОНП, и (2) из фрагмента глицерина, полученного из глюкозы. В печени и жировой ткани глицерин-3-фосфат (G3P) обеспечивает фрагмент глицерина.Печень может преобразовывать глицерин в G3P через промежуточное соединение или напрямую, потому что в ней есть фермент глицеринкиназа. В жировых клетках этот фермент отсутствует, и они должны продуцировать G3P исключительно через промежуточное соединение. Накопление ТАГ в жировой ткани опосредуется инсулином, который стимулирует жировые клетки секретировать липопротеинлипазу и поглощать глюкозу, которая превращается в глицерин (через промежуточное соединение DHAP) для синтеза триацилглицерина. В этом процессе глюкоза превращается в DHAP, который восстанавливается NADH с образованием G3P.В конечном итоге G3P реагирует с двумя молекулами жирного ацил-КоА с образованием фосфатидной кислоты. Фосфатная группа отщепляется с образованием диацилглицерина, который реагирует с другим жирным ацил-КоА с образованием триацилглицерина.
Гидролиз триацилглицерина
Как указывалось ранее, во время недостатка энергии WAT стимулируется гормональными и биохимическими сигналами для увеличения липолиза. Липолиз протекает упорядоченно и контролируемым образом, при этом на каждом этапе действуют разные ферменты. Текущая модель липолиза определяет три основных участвующих фермента: ATGL, HSL и MGL.Катехоламины, особенно норадреналин, являются основными активаторами липолиза, индуцированного натощак, в то время как другие гормоны также оказывают влияние. К ним относятся кортизол, глюкагон, гормон роста (ГР) и адренокортикотропный гормон (АКТГ).
Диетические соединения, такие как кофеин и кальций, также стимулируют липолиз. Каждое из этих веществ связывается и действует на свои соответствующие мембраносвязанные рецепторы и вызывает сигнальный каскад с использованием общего вторичного мессенджера, циклического АМФ. Затем циклический АМФ связывается и активирует протеинкиназу А (PKA).Как только PKA становится ферментативно активным, он фосфорилирует HSL, самый важный из трех ферментов, участвующих в инициации липолиза, поскольку он ферментативно активируется на всех стадиях гидролиза. ATGL выполняет первую стадию гидролиза ТАГ, образуя диацилглицерины и ЖК. Его активность жестко регулируется двумя дополнительными белками: CGI-58 и G0S2. CGI-58 коактивирует гидролазную активность ATGL, а G0S2 инактивирует гидролазную активность ATGL. HSL выполняет вторую стадию и гидролизует DAG, образуя моноацилглицерины и ЖК.MGL является селективным для MG и генерирует глицерин и третью FA.
Метаболизм жирных кислот
Коротко- и среднецепочечные жирные кислоты свободно диффундируют в цитозоль и митохондрии клеток. Длинноцепочечные жирные кислоты должны подвергаться опосредованному белком транспорту через клеточную мембрану в цитозоль через транслоказу жирных кислот (FAT) или белок, связывающий жирные кислоты (FABP). Затем ацил-КоА-синтаза превращает жирные кислоты в жирный ацил-КоА. Жирный ацил-КоА должен теперь транспортироваться в митохондрии через внешнюю митохондриальную мембрану, и это осуществляется карнитин-пальмитоилтрансферазой-I (CPT-I), где он становится жирным ацил-карнитином.Затем жирный ацил-карнитин транспортируется через внутреннюю мембрану в митохондриальный матрикс с помощью карнитин-ацил-транслоказы (CAT) и превращается обратно в жирный ацил-КоА с помощью пальмитоилтрансферазы-II (CPT-II), где он теперь готов к окислению.
Бета-окисление
Бета-окисление — это разложение жирных кислот путем удаления двух атомов углерода за раз. Это основной путь катаболизма жирных кислот, который происходит в митохондриальном матриксе таких тканей, как печень, мышцы и жировая ткань.Двухуглеродные фрагменты последовательно удаляются с карбоксильного конца жирного ацил-КоА, образуя НАДН, ФАДН и ацетил-КоА, который используется в цикле ТСА для производства АТФ. Жирные кислоты с нечетным числом атомов углерода в конечном итоге дают один моль пропионил-КоА, который превращается в сукцинил-КоА, так что он может использоваться в цикле TCA. Бета-окисление также важно как первичный регулятор движения через комплекс пируватдегидрогеназы (ПДГ). Когда скорость окисления жирных кислот высока, активность ПДГ снижается, что ограничивает гликолиз, что является значительным, поскольку у пациентов с дефицитом окисления жирных кислот наблюдается компенсаторное повышение окисления глюкозы и нарушение глюконеогенеза.
Синтез кетонов
Уровни кетонов низкие во время нормального кормления и физиологического статуса. Они используются сердцем и скелетными мышцами для сохранения ограниченного количества глюкозы для использования мозгом и эритроцитами. Во время голодания жирные кислоты окисляются в печени до ацетил-КоА, который превращается в ацетоацетат и бета-гидроксибутират кетоновых тел. Эти высокие уровни кетонов также подавляют активность ПДГ и окисление жирных кислот, чтобы сохранить глюкозу и позволить проникнуть в мозг, где они могут служить источниками энергии.Обычно во время голодания мышцы метаболизируют кетоновые тела так же быстро, как их высвобождает печень, предотвращая их накопление в крови. Если количество кетонов в крови достаточно увеличивается, это может привести к кетоацидозу, который особенно распространен у людей с диабетом I типа и требует тщательного наблюдения.
Тестирование
В настоящее время существует несколько стратегий для оценки липолиза, которые обычно делятся на две категории: методы, не основанные на активности, и методы, основанные на активности.Методы, не основанные на активности, включают определение количества связанных ферментов и регуляторных белков. Методы, основанные на активности, включают непосредственное измерение активности связанных ферментов [2].
За последние несколько лет появилась новая и обновленная информация, и взгляды на липолиз изменились. В настоящее время известно, что измерения экспрессии мРНК или белка, используемого в методах, не основанных на активности, часто недостаточно для оценки способности липолиза.Необходима комбинация методов. [2]
Патофизиология
Болезнь накопления нейтральных липидов с миопатией (NLSDM) — редкое наследственное заболевание, возникающее в результате мутаций в гене ATGL, которое приводит к системному накоплению ТАГ, миопатии, сердечным аномалиям и гепатомегалии. [6]
Синдром Чанарина-Дорфмана или NLSD с ихтиозом (NLSD-I) возникает в результате мутаций в CGI-58, активаторе ATGL. У них также наблюдается системное накопление ТАГ, легкая миопатия и гепатомегалия, но также присутствует ихтиоз, заболевание кожи, характеризующееся сухой, утолщенной и шелушащейся кожей.[6]
Семейная частичная липодистрофия (FPLD) типа 4 связана с мутацией в гене PLIN1 , кодирующем перилипин 1. Фенотипически он характеризуется потерей подкожного жира на конечностях. Гистологически шесть пациентов с этой мутацией имеют маленькие адипоциты с повышенной инфильтрацией макрофагов и обильным фиброзом. [7]
Семейная частичная липодистрофия (FPLD) типа 6 возникает из-за мутации в гене LIPE , кодирующем гормон-чувствительную липазу.Он характеризуется ненормальным распределением подкожного жира и, следовательно, осложнениями, обычно связанными с ним. К ним относятся нарушение регуляции липолиза, инсулинорезистентность, сахарный диабет, повышенное накопление жира в органах тела и дислипидемия; у других может даже развиться мышечная дистрофия, на что указывает повышенный уровень креатинфосфокиназы в сыворотке [8].
Существует множество нарушений жирового обмена, которые имеют серьезные и специфические характеристики, но не обсуждаются здесь, поскольку они выходят за рамки, в частности, липолиза.К ним относятся, помимо прочего, нарушения окисления жирных кислот (FAOD), такие как дефицит MCAD или первичный дефицит карнитина, и пероксисомальные нарушения, такие как синдром Зеллвегера и адренолейкодистрофия.
Клиническая значимость
Изменения липолиза часто связаны с ожирением. Эти изменения включают увеличение базальной скорости липолиза, что может способствовать развитию инсулинорезистентности, а также снижение чувствительности к стимулированному липолизу. [9] Сочетание усиленного липолиза и нарушения липогенеза в конечном итоге способствует инсулинорезистентности из-за высвобождения цитокинов и липидных метаболитов.Кроме того, в жировой ткани инсулинорезистентных людей не хватает белков, участвующих в митохондриальной функции. Источники энергии из митохондрий участвуют в липогенезе жировой ткани. [10]
Ожирение характеризуется в первую очередь избытком WAT из-за гипертрофии адипоцитов, которая возникает в результате увеличения накопления ТАГ. Ожирение является серьезной проблемой для здоровья во всем мире из-за его связи с несколькими расстройствами, включая инсулинорезистентность, диабет II типа, гипертонию и атеросклероз.
Ссылки
- 1.
- Bolsoni-Lopes A, Alonso-Vale MI. Липолиз и липазы в белой жировой ткани — обновление. Arch Endocrinol Metab. 2015 август; 59 (4): 335-42. [PubMed: 26331321]
- 2.
- Швайгер М., Эйхманн Т.О., Ташлер У., Циммерманн Р., Цехнер Р., Ласс А. Измерение липолиза. Методы Энзимол. 2014; 538: 171-93. [Бесплатная статья PMC: PMC4018506] [PubMed: 24529439]
- 3.
- Engin AB. Что такое липотоксичность? Adv Exp Med Biol.2017; 960: 197-220. [PubMed: 28585200]
- 4.
- Tansey JT, Sztalryd C, Hlavin EM, Kimmel AR, Londos C. Центральная роль перилипина А в метаболизме липидов и липолизе адипоцитов. МСБМБ Жизнь. 2004 Июль; 56 (7): 379-85. [PubMed: 15545214]
- 5.
- Zechner R, Zimmermann R, Eichmann TO, Kohlwein SD, Haemmerle G, Lass A, Madeo F. FAT SIGNALS — липазы и липолиз в метаболизме липидов и передаче сигналов. Cell Metab. 2012 марта 07; 15 (3): 279-91. [Бесплатная статья PMC: PMC3314979] [PubMed: 22405066]
- 6.
- Ахмадиан М., Ван И, Сул Х.С. Липолиз адипоцитов. Int J Biochem Cell Biol. 2010 Май; 42 (5): 555-9. [Бесплатная статья PMC: PMC2835819] [PubMed: 20025992]
- 7.
- Gandotra S, Le Dour C, Bottomley W, Cervera P, Giral P, Reznik Y, Charpentier G, Auclair M, Delépine M, Barroso I, Semple RK, Lathrop M, Lascols O, Capeau J, O’Rahilly S, Magré J, Savage DB, Vigouroux C. Дефицит перилипина и аутосомно-доминантная частичная липодистрофия. N Engl J Med. 2011 24 февраля; 364 (8): 740-8.[Бесплатная статья PMC: PMC3773916] [PubMed: 21345103]
- 8.
- Albert JS, Yerges-Armstrong LM, Horenstein RB, Pollin TI, Sreenivasan UT, Chai S, Blaner WS, Snitker S, O’Connell JR, Gong Д.У., Брейер Р.Дж., Райан А.С., МакЛенитан Дж.К., Шульдинер А.Р., Сталрид К., Дамкотт С.М. Нулевая мутация в гене гормоночувствительной липазы и риск диабета 2 типа. N Engl J Med. 2014, 12 июня; 370 (24): 2307-2315. [Бесплатная статья PMC: PMC4096982] [PubMed: 24848981]
- 9.
- Дункан Р. Э., Ахмадиан М., Яворски К., Саркади-Надь Е., Сул Х.С.Регуляция липолиза в адипоцитах. Annu Rev Nutr. 2007; 27: 79-101. [Бесплатная статья PMC: PMC2885771] [PubMed: 17313320]
- 10.
- Бодис К., Роден М. Энергетический метаболизм белой жировой ткани и инсулинорезистентность у людей. Eur J Clin Invest. 2018 ноя; 48 (11): e13017. [PubMed: 30107041]
Биохимия, липолиз — StatPearls — NCBI Bookshelf
Введение
Липолиз — это метаболический процесс, посредством которого триацилглицерины (ТАГ) расщепляются на составляющие их молекулы: глицерин и свободные жирные кислоты (FFA).Накопление жира в организме происходит за счет жировых ТЭГов, которые используются для тепла, энергии и изоляции. Организм использует жировые запасы в качестве основного источника энергии во время голодания, сохраняя белок. В целом, жиры являются наиболее важным топливом в организме, и продолжительность жизни человека без еды зависит главным образом от количества жира, хранящегося в жировой ткани. Таким образом, липолиз особенно важен в состоянии метаболизма натощак, когда уровень глюкозы в крови снизился.Однако это также происходит в нестимулированных (базовых условиях). [1]
Глицерин, производимый липолизом, является источником углерода для глюконеогенеза в печени. СЖК транспортируются в крови связанными с альбумином и либо окисляются в тканях с помощью процесса, называемого бета-окислением, либо превращаются в кетоновые тела. Побочные продукты бета-окисления, АТФ и НАДН, способствуют глюконеогенезу. СЖК превращаются в кетоновые тела в печени, которая служит источником энергии для мозга, тем самым снижая дальнейшее потребление уже истощенной глюкозы в крови.СЖК используются по всему телу для производства энергии или биосинтеза, за исключением белой жировой ткани (WAT), где они хранятся. В метаболическом «голодном» состоянии, когда организм лишен питательных веществ, WAT высвобождает FFA и глицерин для снабжения нежировых тканей. [2] Основные ферменты, участвующие в липолизе, представляют собой липазу триглицеридов жиров (ATGL), гормоночувствительную липазу (HSL) и липазу моноглицеридов (MGL).
Основы
Синтез триацилглицерина
ТАГ, которые обеспечивают организм значительным источником энергии, получают с пищей или синтезируются эндогенно, в основном в печени.Они переносятся кровью в виде липопротеинов и хранятся в жировой ткани. Основные классы вовлеченных липопротеинов крови включают липопротеины высокой плотности (HDL), липопротеины средней плотности (IDL), липопротеины низкой плотности (LDL), липопротеины очень низкой плотности (VLDL) и хиломикроны. Хиломикроны синтезируются в тонком кишечнике и транспортируют диетические ТАГ из тонкого кишечника в такие ткани, как мышцы и жировая ткань. Печень синтезирует ЛПОНП в печени и таким же образом транспортирует ТАГ из печени в ткани.ЛПВП выполняют множество функций по отношению к метаболизму липидов, в том числе они играют неотъемлемую роль в превращении ЛПОНП в ЛПНП. HDL также служит резервуаром для основных апопротеинов, таких как Apo C-II. Апо C-II активирует липопротеинлипазу, фермент, ответственный за переваривание и расщепление ТАГ. Синтез запасов ТАГ в жировой ткани происходит в сытом состоянии после еды.
Гидролиз триацилглицерина
Во время энергетической депривации WAT стимулируется посредством гомеостатического контроля для перехода в сторону более высоких чистых скоростей липолиза.Это изменение состояния питания объясняет этот компенсаторный процесс и регулируется гормональными и биохимическими сигналами. Липолиз протекает упорядоченно и контролируемым образом, при этом на каждом этапе действуют разные ферменты. Катехоламины являются основными активаторами липолиза, на него также влияют другие гормоны и пищевые соединения. Каждое из этих веществ связывается со своими соответствующими мембраносвязанными рецепторами и воздействует на них, вызывая сигнальный каскад с единственной целью — активировать HSL. ATGL выполняет первую стадию гидролиза ТАГ (таким образом, ограничивает скорость), образуя диацилглицерины и СЖК.HSL выполняет вторую стадию и гидролизует DAG, образуя моноацилглицерины и FFA. MGL является селективным для MG и производит глицерин и третью FFA.
Проблемы, вызывающие озабоченность
Дефектный липолиз в нежировых тканях нарушает их нормальную функцию, что приводит к чрезмерному накоплению ТАГ и болезни накопления липидов. [2] И наоборот, переизбыток свободных жирных кислот из-за нерегулируемого липолиза приводит к липотоксичности в нежировых тканях. Неспособность упаковать СЖК в липидные капли вызывает хроническое повышение циркулирующих СЖК, что может привести к хроническому воспалению, дисфункции митохондрий и гибели клеток.[3]
Клеточный
Как описано ранее, гормоны связываются с рецепторами клеточной поверхности (т. Е. Норэпинефрин связывает бета-адренорецепторы), чтобы стимулировать липолиз в адипоцитах. Известно, что ряд белков, связанных с липидными каплями, модулирует скорость базального (нестимулированного) и стимулированного липолиза. Эти белки включают CGI-58 и перилипин. Перилипин является основным белком, обнаруживаемым в липидных каплях в адипоцитах. [4] В WAT существует два важных механизма, регулирующих липолиз: активация ATGL с помощью CGI-58 и фосфорилирование HSL и перилипина, опосредованное протеинкиназой A (PKA).
В базальном состоянии CGI-58 связан с перилипином, что делает его неспособным связываться или активировать ATGL. И ATGL, и HSL находятся в цитозоле.
В стимулированном состоянии β-адренорецепторы сигнализируют аденилатциклазе о генерации цАМФ. цАМФ затем связывает PKA, что приводит к увеличению активности фермента. Затем PKA фосфорилирует HSL и перилипин, что заставляет HSL перемещаться из цитозоля на поверхность липидной капли. Теперь фосфорилированный перилипин высвобождает CGI-58, так что он может связываться с ATGL и активировать его.Подобно HSL, ATGL также должен перемещаться из цитозоля на поверхность липидной капли. Важно отметить, что MGL локализуется на поверхности липидной капли, в цитозоле и ER независимо от метаболического состояния. [5]
Molecular
Липиды имеют разнообразную структуру, но все они похожи в том, что они нерастворимы в воде. Жирные кислоты обычно имеют четное число атомов углерода, от 16 до 20 атомов углерода в длину и могут быть насыщенными или ненасыщенными (последнее относится к двойным связям).Они описываются количеством содержащихся в них атомов углерода и положением двойных связей, если таковые имеются. Например, арахидоновая кислота имеет 20 атомов углерода и четыре двойные связи и записывается как 20: 4, Δ5,8,11,14 или 20: 4 (ω-6).
Все встречающиеся в природе жирные кислоты имеют двойные связи в цис-конфигурации. Классификация полиненасыщенных жирных кислот часто определяется положением первой двойной связи от омега-конца (углерод, наиболее удаленный от карбоксильной группы). Обычными примерами их являются жирные кислоты омега-3 и омега-6.Моноацилглицерины (моноглицериды), диацилглицерины (диглицериды) и триацилглицерины (триглицериды) содержат одну, две и три жирные кислоты, этерифицированные до глицерина, соответственно.
Функция
Жирные кислоты переносятся альбумином в 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 трех и более дней голодания) мозг использует кетоновые тела для получения энергии.Кетоновые тела, ацетоацетат и β-гидроксибутират служат источником топлива. Печень использует глицерин в качестве источника углерода для глюконеогенеза, который производит глюкозу для тканей, включая мозг и красные кровяные тельца.
Механизм
Синтез триацилглицерина
Они синтезируются двумя способами: (1) из свободных жирных кислот, образующихся как побочный продукт действия липопротеинлипазы на хиломикроны и ЛПОНП, и (2) из фрагмента глицерина, полученного из глюкозы. В печени и жировой ткани глицерин-3-фосфат (G3P) обеспечивает фрагмент глицерина.Печень может преобразовывать глицерин в G3P через промежуточное соединение или напрямую, потому что в ней есть фермент глицеринкиназа. В жировых клетках этот фермент отсутствует, и они должны продуцировать G3P исключительно через промежуточное соединение. Накопление ТАГ в жировой ткани опосредуется инсулином, который стимулирует жировые клетки секретировать липопротеинлипазу и поглощать глюкозу, которая превращается в глицерин (через промежуточное соединение DHAP) для синтеза триацилглицерина. В этом процессе глюкоза превращается в DHAP, который восстанавливается NADH с образованием G3P.В конечном итоге G3P реагирует с двумя молекулами жирного ацил-КоА с образованием фосфатидной кислоты. Фосфатная группа отщепляется с образованием диацилглицерина, который реагирует с другим жирным ацил-КоА с образованием триацилглицерина.
Гидролиз триацилглицерина
Как указывалось ранее, во время недостатка энергии WAT стимулируется гормональными и биохимическими сигналами для увеличения липолиза. Липолиз протекает упорядоченно и контролируемым образом, при этом на каждом этапе действуют разные ферменты. Текущая модель липолиза определяет три основных участвующих фермента: ATGL, HSL и MGL.Катехоламины, особенно норадреналин, являются основными активаторами липолиза, индуцированного натощак, в то время как другие гормоны также оказывают влияние. К ним относятся кортизол, глюкагон, гормон роста (ГР) и адренокортикотропный гормон (АКТГ).
Диетические соединения, такие как кофеин и кальций, также стимулируют липолиз. Каждое из этих веществ связывается и действует на свои соответствующие мембраносвязанные рецепторы и вызывает сигнальный каскад с использованием общего вторичного мессенджера, циклического АМФ. Затем циклический АМФ связывается и активирует протеинкиназу А (PKA).Как только PKA становится ферментативно активным, он фосфорилирует HSL, самый важный из трех ферментов, участвующих в инициации липолиза, поскольку он ферментативно активируется на всех стадиях гидролиза. ATGL выполняет первую стадию гидролиза ТАГ, образуя диацилглицерины и ЖК. Его активность жестко регулируется двумя дополнительными белками: CGI-58 и G0S2. CGI-58 коактивирует гидролазную активность ATGL, а G0S2 инактивирует гидролазную активность ATGL. HSL выполняет вторую стадию и гидролизует DAG, образуя моноацилглицерины и ЖК.MGL является селективным для MG и генерирует глицерин и третью FA.
Метаболизм жирных кислот
Коротко- и среднецепочечные жирные кислоты свободно диффундируют в цитозоль и митохондрии клеток. Длинноцепочечные жирные кислоты должны подвергаться опосредованному белком транспорту через клеточную мембрану в цитозоль через транслоказу жирных кислот (FAT) или белок, связывающий жирные кислоты (FABP). Затем ацил-КоА-синтаза превращает жирные кислоты в жирный ацил-КоА. Жирный ацил-КоА должен теперь транспортироваться в митохондрии через внешнюю митохондриальную мембрану, и это осуществляется карнитин-пальмитоилтрансферазой-I (CPT-I), где он становится жирным ацил-карнитином.Затем жирный ацил-карнитин транспортируется через внутреннюю мембрану в митохондриальный матрикс с помощью карнитин-ацил-транслоказы (CAT) и превращается обратно в жирный ацил-КоА с помощью пальмитоилтрансферазы-II (CPT-II), где он теперь готов к окислению.
Бета-окисление
Бета-окисление — это разложение жирных кислот путем удаления двух атомов углерода за раз. Это основной путь катаболизма жирных кислот, который происходит в митохондриальном матриксе таких тканей, как печень, мышцы и жировая ткань.Двухуглеродные фрагменты последовательно удаляются с карбоксильного конца жирного ацил-КоА, образуя НАДН, ФАДН и ацетил-КоА, который используется в цикле ТСА для производства АТФ. Жирные кислоты с нечетным числом атомов углерода в конечном итоге дают один моль пропионил-КоА, который превращается в сукцинил-КоА, так что он может использоваться в цикле TCA. Бета-окисление также важно как первичный регулятор движения через комплекс пируватдегидрогеназы (ПДГ). Когда скорость окисления жирных кислот высока, активность ПДГ снижается, что ограничивает гликолиз, что является значительным, поскольку у пациентов с дефицитом окисления жирных кислот наблюдается компенсаторное повышение окисления глюкозы и нарушение глюконеогенеза.
Синтез кетонов
Уровни кетонов низкие во время нормального кормления и физиологического статуса. Они используются сердцем и скелетными мышцами для сохранения ограниченного количества глюкозы для использования мозгом и эритроцитами. Во время голодания жирные кислоты окисляются в печени до ацетил-КоА, который превращается в ацетоацетат и бета-гидроксибутират кетоновых тел. Эти высокие уровни кетонов также подавляют активность ПДГ и окисление жирных кислот, чтобы сохранить глюкозу и позволить проникнуть в мозг, где они могут служить источниками энергии.Обычно во время голодания мышцы метаболизируют кетоновые тела так же быстро, как их высвобождает печень, предотвращая их накопление в крови. Если количество кетонов в крови достаточно увеличивается, это может привести к кетоацидозу, который особенно распространен у людей с диабетом I типа и требует тщательного наблюдения.
Тестирование
В настоящее время существует несколько стратегий для оценки липолиза, которые обычно делятся на две категории: методы, не основанные на активности, и методы, основанные на активности.Методы, не основанные на активности, включают определение количества связанных ферментов и регуляторных белков. Методы, основанные на активности, включают непосредственное измерение активности связанных ферментов [2].
За последние несколько лет появилась новая и обновленная информация, и взгляды на липолиз изменились. В настоящее время известно, что измерения экспрессии мРНК или белка, используемого в методах, не основанных на активности, часто недостаточно для оценки способности липолиза.Необходима комбинация методов. [2]
Патофизиология
Болезнь накопления нейтральных липидов с миопатией (NLSDM) — редкое наследственное заболевание, возникающее в результате мутаций в гене ATGL, которое приводит к системному накоплению ТАГ, миопатии, сердечным аномалиям и гепатомегалии. [6]
Синдром Чанарина-Дорфмана или NLSD с ихтиозом (NLSD-I) возникает в результате мутаций в CGI-58, активаторе ATGL. У них также наблюдается системное накопление ТАГ, легкая миопатия и гепатомегалия, но также присутствует ихтиоз, заболевание кожи, характеризующееся сухой, утолщенной и шелушащейся кожей.[6]
Семейная частичная липодистрофия (FPLD) типа 4 связана с мутацией в гене PLIN1 , кодирующем перилипин 1. Фенотипически он характеризуется потерей подкожного жира на конечностях. Гистологически шесть пациентов с этой мутацией имеют маленькие адипоциты с повышенной инфильтрацией макрофагов и обильным фиброзом. [7]
Семейная частичная липодистрофия (FPLD) типа 6 возникает из-за мутации в гене LIPE , кодирующем гормон-чувствительную липазу.Он характеризуется ненормальным распределением подкожного жира и, следовательно, осложнениями, обычно связанными с ним. К ним относятся нарушение регуляции липолиза, инсулинорезистентность, сахарный диабет, повышенное накопление жира в органах тела и дислипидемия; у других может даже развиться мышечная дистрофия, на что указывает повышенный уровень креатинфосфокиназы в сыворотке [8].
Существует множество нарушений жирового обмена, которые имеют серьезные и специфические характеристики, но не обсуждаются здесь, поскольку они выходят за рамки, в частности, липолиза.К ним относятся, помимо прочего, нарушения окисления жирных кислот (FAOD), такие как дефицит MCAD или первичный дефицит карнитина, и пероксисомальные нарушения, такие как синдром Зеллвегера и адренолейкодистрофия.
Клиническая значимость
Изменения липолиза часто связаны с ожирением. Эти изменения включают увеличение базальной скорости липолиза, что может способствовать развитию инсулинорезистентности, а также снижение чувствительности к стимулированному липолизу. [9] Сочетание усиленного липолиза и нарушения липогенеза в конечном итоге способствует инсулинорезистентности из-за высвобождения цитокинов и липидных метаболитов.Кроме того, в жировой ткани инсулинорезистентных людей не хватает белков, участвующих в митохондриальной функции. Источники энергии из митохондрий участвуют в липогенезе жировой ткани. [10]
Ожирение характеризуется в первую очередь избытком WAT из-за гипертрофии адипоцитов, которая возникает в результате увеличения накопления ТАГ. Ожирение является серьезной проблемой для здоровья во всем мире из-за его связи с несколькими расстройствами, включая инсулинорезистентность, диабет II типа, гипертонию и атеросклероз.
Ссылки
- 1.
- Bolsoni-Lopes A, Alonso-Vale MI. Липолиз и липазы в белой жировой ткани — обновление. Arch Endocrinol Metab. 2015 август; 59 (4): 335-42. [PubMed: 26331321]
- 2.
- Швайгер М., Эйхманн Т.О., Ташлер У., Циммерманн Р., Цехнер Р., Ласс А. Измерение липолиза. Методы Энзимол. 2014; 538: 171-93. [Бесплатная статья PMC: PMC4018506] [PubMed: 24529439]
- 3.
- Engin AB. Что такое липотоксичность? Adv Exp Med Biol.2017; 960: 197-220. [PubMed: 28585200]
- 4.
- Tansey JT, Sztalryd C, Hlavin EM, Kimmel AR, Londos C. Центральная роль перилипина А в метаболизме липидов и липолизе адипоцитов. МСБМБ Жизнь. 2004 Июль; 56 (7): 379-85. [PubMed: 15545214]
- 5.
- Zechner R, Zimmermann R, Eichmann TO, Kohlwein SD, Haemmerle G, Lass A, Madeo F. FAT SIGNALS — липазы и липолиз в метаболизме липидов и передаче сигналов. Cell Metab. 2012 марта 07; 15 (3): 279-91. [Бесплатная статья PMC: PMC3314979] [PubMed: 22405066]
- 6.
- Ахмадиан М., Ван И, Сул Х.С. Липолиз адипоцитов. Int J Biochem Cell Biol. 2010 Май; 42 (5): 555-9. [Бесплатная статья PMC: PMC2835819] [PubMed: 20025992]
- 7.
- Gandotra S, Le Dour C, Bottomley W, Cervera P, Giral P, Reznik Y, Charpentier G, Auclair M, Delépine M, Barroso I, Semple RK, Lathrop M, Lascols O, Capeau J, O’Rahilly S, Magré J, Savage DB, Vigouroux C. Дефицит перилипина и аутосомно-доминантная частичная липодистрофия. N Engl J Med. 2011 24 февраля; 364 (8): 740-8.[Бесплатная статья PMC: PMC3773916] [PubMed: 21345103]
- 8.
- Albert JS, Yerges-Armstrong LM, Horenstein RB, Pollin TI, Sreenivasan UT, Chai S, Blaner WS, Snitker S, O’Connell JR, Gong Д.У., Брейер Р.Дж., Райан А.С., МакЛенитан Дж.К., Шульдинер А.Р., Сталрид К., Дамкотт С.М. Нулевая мутация в гене гормоночувствительной липазы и риск диабета 2 типа. N Engl J Med. 2014, 12 июня; 370 (24): 2307-2315. [Бесплатная статья PMC: PMC4096982] [PubMed: 24848981]
- 9.
- Дункан Р. Э., Ахмадиан М., Яворски К., Саркади-Надь Е., Сул Х.С.Регуляция липолиза в адипоцитах. Annu Rev Nutr. 2007; 27: 79-101. [Бесплатная статья PMC: PMC2885771] [PubMed: 17313320]
- 10.
- Бодис К., Роден М. Энергетический метаболизм белой жировой ткани и инсулинорезистентность у людей. Eur J Clin Invest. 2018 ноя; 48 (11): e13017. [PubMed: 30107041]
Биохимия, липолиз — StatPearls — NCBI Bookshelf
Введение
Липолиз — это метаболический процесс, посредством которого триацилглицерины (ТАГ) расщепляются на составляющие их молекулы: глицерин и свободные жирные кислоты (FFA).Накопление жира в организме происходит за счет жировых ТЭГов, которые используются для тепла, энергии и изоляции. Организм использует жировые запасы в качестве основного источника энергии во время голодания, сохраняя белок. В целом, жиры являются наиболее важным топливом в организме, и продолжительность жизни человека без еды зависит главным образом от количества жира, хранящегося в жировой ткани. Таким образом, липолиз особенно важен в состоянии метаболизма натощак, когда уровень глюкозы в крови снизился.Однако это также происходит в нестимулированных (базовых условиях). [1]
Глицерин, производимый липолизом, является источником углерода для глюконеогенеза в печени. СЖК транспортируются в крови связанными с альбумином и либо окисляются в тканях с помощью процесса, называемого бета-окислением, либо превращаются в кетоновые тела. Побочные продукты бета-окисления, АТФ и НАДН, способствуют глюконеогенезу. СЖК превращаются в кетоновые тела в печени, которая служит источником энергии для мозга, тем самым снижая дальнейшее потребление уже истощенной глюкозы в крови.СЖК используются по всему телу для производства энергии или биосинтеза, за исключением белой жировой ткани (WAT), где они хранятся. В метаболическом «голодном» состоянии, когда организм лишен питательных веществ, WAT высвобождает FFA и глицерин для снабжения нежировых тканей. [2] Основные ферменты, участвующие в липолизе, представляют собой липазу триглицеридов жиров (ATGL), гормоночувствительную липазу (HSL) и липазу моноглицеридов (MGL).
Основы
Синтез триацилглицерина
ТАГ, которые обеспечивают организм значительным источником энергии, получают с пищей или синтезируются эндогенно, в основном в печени.Они переносятся кровью в виде липопротеинов и хранятся в жировой ткани. Основные классы вовлеченных липопротеинов крови включают липопротеины высокой плотности (HDL), липопротеины средней плотности (IDL), липопротеины низкой плотности (LDL), липопротеины очень низкой плотности (VLDL) и хиломикроны. Хиломикроны синтезируются в тонком кишечнике и транспортируют диетические ТАГ из тонкого кишечника в такие ткани, как мышцы и жировая ткань. Печень синтезирует ЛПОНП в печени и таким же образом транспортирует ТАГ из печени в ткани.ЛПВП выполняют множество функций по отношению к метаболизму липидов, в том числе они играют неотъемлемую роль в превращении ЛПОНП в ЛПНП. HDL также служит резервуаром для основных апопротеинов, таких как Apo C-II. Апо C-II активирует липопротеинлипазу, фермент, ответственный за переваривание и расщепление ТАГ. Синтез запасов ТАГ в жировой ткани происходит в сытом состоянии после еды.
Гидролиз триацилглицерина
Во время энергетической депривации WAT стимулируется посредством гомеостатического контроля для перехода в сторону более высоких чистых скоростей липолиза.Это изменение состояния питания объясняет этот компенсаторный процесс и регулируется гормональными и биохимическими сигналами. Липолиз протекает упорядоченно и контролируемым образом, при этом на каждом этапе действуют разные ферменты. Катехоламины являются основными активаторами липолиза, на него также влияют другие гормоны и пищевые соединения. Каждое из этих веществ связывается со своими соответствующими мембраносвязанными рецепторами и воздействует на них, вызывая сигнальный каскад с единственной целью — активировать HSL. ATGL выполняет первую стадию гидролиза ТАГ (таким образом, ограничивает скорость), образуя диацилглицерины и СЖК.HSL выполняет вторую стадию и гидролизует DAG, образуя моноацилглицерины и FFA. MGL является селективным для MG и производит глицерин и третью FFA.
Проблемы, вызывающие озабоченность
Дефектный липолиз в нежировых тканях нарушает их нормальную функцию, что приводит к чрезмерному накоплению ТАГ и болезни накопления липидов. [2] И наоборот, переизбыток свободных жирных кислот из-за нерегулируемого липолиза приводит к липотоксичности в нежировых тканях. Неспособность упаковать СЖК в липидные капли вызывает хроническое повышение циркулирующих СЖК, что может привести к хроническому воспалению, дисфункции митохондрий и гибели клеток.[3]
Клеточный
Как описано ранее, гормоны связываются с рецепторами клеточной поверхности (т. Е. Норэпинефрин связывает бета-адренорецепторы), чтобы стимулировать липолиз в адипоцитах. Известно, что ряд белков, связанных с липидными каплями, модулирует скорость базального (нестимулированного) и стимулированного липолиза. Эти белки включают CGI-58 и перилипин. Перилипин является основным белком, обнаруживаемым в липидных каплях в адипоцитах. [4] В WAT существует два важных механизма, регулирующих липолиз: активация ATGL с помощью CGI-58 и фосфорилирование HSL и перилипина, опосредованное протеинкиназой A (PKA).
В базальном состоянии CGI-58 связан с перилипином, что делает его неспособным связываться или активировать ATGL. И ATGL, и HSL находятся в цитозоле.
В стимулированном состоянии β-адренорецепторы сигнализируют аденилатциклазе о генерации цАМФ. цАМФ затем связывает PKA, что приводит к увеличению активности фермента. Затем PKA фосфорилирует HSL и перилипин, что заставляет HSL перемещаться из цитозоля на поверхность липидной капли. Теперь фосфорилированный перилипин высвобождает CGI-58, так что он может связываться с ATGL и активировать его.Подобно HSL, ATGL также должен перемещаться из цитозоля на поверхность липидной капли. Важно отметить, что MGL локализуется на поверхности липидной капли, в цитозоле и ER независимо от метаболического состояния. [5]
Molecular
Липиды имеют разнообразную структуру, но все они похожи в том, что они нерастворимы в воде. Жирные кислоты обычно имеют четное число атомов углерода, от 16 до 20 атомов углерода в длину и могут быть насыщенными или ненасыщенными (последнее относится к двойным связям).Они описываются количеством содержащихся в них атомов углерода и положением двойных связей, если таковые имеются. Например, арахидоновая кислота имеет 20 атомов углерода и четыре двойные связи и записывается как 20: 4, Δ5,8,11,14 или 20: 4 (ω-6).
Все встречающиеся в природе жирные кислоты имеют двойные связи в цис-конфигурации. Классификация полиненасыщенных жирных кислот часто определяется положением первой двойной связи от омега-конца (углерод, наиболее удаленный от карбоксильной группы). Обычными примерами их являются жирные кислоты омега-3 и омега-6.Моноацилглицерины (моноглицериды), диацилглицерины (диглицериды) и триацилглицерины (триглицериды) содержат одну, две и три жирные кислоты, этерифицированные до глицерина, соответственно.
Функция
Жирные кислоты переносятся альбумином в 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 трех и более дней голодания) мозг использует кетоновые тела для получения энергии.Кетоновые тела, ацетоацетат и β-гидроксибутират служат источником топлива. Печень использует глицерин в качестве источника углерода для глюконеогенеза, который производит глюкозу для тканей, включая мозг и красные кровяные тельца.
Механизм
Синтез триацилглицерина
Они синтезируются двумя способами: (1) из свободных жирных кислот, образующихся как побочный продукт действия липопротеинлипазы на хиломикроны и ЛПОНП, и (2) из фрагмента глицерина, полученного из глюкозы. В печени и жировой ткани глицерин-3-фосфат (G3P) обеспечивает фрагмент глицерина.Печень может преобразовывать глицерин в G3P через промежуточное соединение или напрямую, потому что в ней есть фермент глицеринкиназа. В жировых клетках этот фермент отсутствует, и они должны продуцировать G3P исключительно через промежуточное соединение. Накопление ТАГ в жировой ткани опосредуется инсулином, который стимулирует жировые клетки секретировать липопротеинлипазу и поглощать глюкозу, которая превращается в глицерин (через промежуточное соединение DHAP) для синтеза триацилглицерина. В этом процессе глюкоза превращается в DHAP, который восстанавливается NADH с образованием G3P.В конечном итоге G3P реагирует с двумя молекулами жирного ацил-КоА с образованием фосфатидной кислоты. Фосфатная группа отщепляется с образованием диацилглицерина, который реагирует с другим жирным ацил-КоА с образованием триацилглицерина.
Гидролиз триацилглицерина
Как указывалось ранее, во время недостатка энергии WAT стимулируется гормональными и биохимическими сигналами для увеличения липолиза. Липолиз протекает упорядоченно и контролируемым образом, при этом на каждом этапе действуют разные ферменты. Текущая модель липолиза определяет три основных участвующих фермента: ATGL, HSL и MGL.Катехоламины, особенно норадреналин, являются основными активаторами липолиза, индуцированного натощак, в то время как другие гормоны также оказывают влияние. К ним относятся кортизол, глюкагон, гормон роста (ГР) и адренокортикотропный гормон (АКТГ).
Диетические соединения, такие как кофеин и кальций, также стимулируют липолиз. Каждое из этих веществ связывается и действует на свои соответствующие мембраносвязанные рецепторы и вызывает сигнальный каскад с использованием общего вторичного мессенджера, циклического АМФ. Затем циклический АМФ связывается и активирует протеинкиназу А (PKA).Как только PKA становится ферментативно активным, он фосфорилирует HSL, самый важный из трех ферментов, участвующих в инициации липолиза, поскольку он ферментативно активируется на всех стадиях гидролиза. ATGL выполняет первую стадию гидролиза ТАГ, образуя диацилглицерины и ЖК. Его активность жестко регулируется двумя дополнительными белками: CGI-58 и G0S2. CGI-58 коактивирует гидролазную активность ATGL, а G0S2 инактивирует гидролазную активность ATGL. HSL выполняет вторую стадию и гидролизует DAG, образуя моноацилглицерины и ЖК.MGL является селективным для MG и генерирует глицерин и третью FA.
Метаболизм жирных кислот
Коротко- и среднецепочечные жирные кислоты свободно диффундируют в цитозоль и митохондрии клеток. Длинноцепочечные жирные кислоты должны подвергаться опосредованному белком транспорту через клеточную мембрану в цитозоль через транслоказу жирных кислот (FAT) или белок, связывающий жирные кислоты (FABP). Затем ацил-КоА-синтаза превращает жирные кислоты в жирный ацил-КоА. Жирный ацил-КоА должен теперь транспортироваться в митохондрии через внешнюю митохондриальную мембрану, и это осуществляется карнитин-пальмитоилтрансферазой-I (CPT-I), где он становится жирным ацил-карнитином.Затем жирный ацил-карнитин транспортируется через внутреннюю мембрану в митохондриальный матрикс с помощью карнитин-ацил-транслоказы (CAT) и превращается обратно в жирный ацил-КоА с помощью пальмитоилтрансферазы-II (CPT-II), где он теперь готов к окислению.
Бета-окисление
Бета-окисление — это разложение жирных кислот путем удаления двух атомов углерода за раз. Это основной путь катаболизма жирных кислот, который происходит в митохондриальном матриксе таких тканей, как печень, мышцы и жировая ткань.Двухуглеродные фрагменты последовательно удаляются с карбоксильного конца жирного ацил-КоА, образуя НАДН, ФАДН и ацетил-КоА, который используется в цикле ТСА для производства АТФ. Жирные кислоты с нечетным числом атомов углерода в конечном итоге дают один моль пропионил-КоА, который превращается в сукцинил-КоА, так что он может использоваться в цикле TCA. Бета-окисление также важно как первичный регулятор движения через комплекс пируватдегидрогеназы (ПДГ). Когда скорость окисления жирных кислот высока, активность ПДГ снижается, что ограничивает гликолиз, что является значительным, поскольку у пациентов с дефицитом окисления жирных кислот наблюдается компенсаторное повышение окисления глюкозы и нарушение глюконеогенеза.
Синтез кетонов
Уровни кетонов низкие во время нормального кормления и физиологического статуса. Они используются сердцем и скелетными мышцами для сохранения ограниченного количества глюкозы для использования мозгом и эритроцитами. Во время голодания жирные кислоты окисляются в печени до ацетил-КоА, который превращается в ацетоацетат и бета-гидроксибутират кетоновых тел. Эти высокие уровни кетонов также подавляют активность ПДГ и окисление жирных кислот, чтобы сохранить глюкозу и позволить проникнуть в мозг, где они могут служить источниками энергии.Обычно во время голодания мышцы метаболизируют кетоновые тела так же быстро, как их высвобождает печень, предотвращая их накопление в крови. Если количество кетонов в крови достаточно увеличивается, это может привести к кетоацидозу, который особенно распространен у людей с диабетом I типа и требует тщательного наблюдения.
Тестирование
В настоящее время существует несколько стратегий для оценки липолиза, которые обычно делятся на две категории: методы, не основанные на активности, и методы, основанные на активности.Методы, не основанные на активности, включают определение количества связанных ферментов и регуляторных белков. Методы, основанные на активности, включают непосредственное измерение активности связанных ферментов [2].
За последние несколько лет появилась новая и обновленная информация, и взгляды на липолиз изменились. В настоящее время известно, что измерения экспрессии мРНК или белка, используемого в методах, не основанных на активности, часто недостаточно для оценки способности липолиза.Необходима комбинация методов. [2]
Патофизиология
Болезнь накопления нейтральных липидов с миопатией (NLSDM) — редкое наследственное заболевание, возникающее в результате мутаций в гене ATGL, которое приводит к системному накоплению ТАГ, миопатии, сердечным аномалиям и гепатомегалии. [6]
Синдром Чанарина-Дорфмана или NLSD с ихтиозом (NLSD-I) возникает в результате мутаций в CGI-58, активаторе ATGL. У них также наблюдается системное накопление ТАГ, легкая миопатия и гепатомегалия, но также присутствует ихтиоз, заболевание кожи, характеризующееся сухой, утолщенной и шелушащейся кожей.[6]
Семейная частичная липодистрофия (FPLD) типа 4 связана с мутацией в гене PLIN1 , кодирующем перилипин 1. Фенотипически он характеризуется потерей подкожного жира на конечностях. Гистологически шесть пациентов с этой мутацией имеют маленькие адипоциты с повышенной инфильтрацией макрофагов и обильным фиброзом. [7]
Семейная частичная липодистрофия (FPLD) типа 6 возникает из-за мутации в гене LIPE , кодирующем гормон-чувствительную липазу.Он характеризуется ненормальным распределением подкожного жира и, следовательно, осложнениями, обычно связанными с ним. К ним относятся нарушение регуляции липолиза, инсулинорезистентность, сахарный диабет, повышенное накопление жира в органах тела и дислипидемия; у других может даже развиться мышечная дистрофия, на что указывает повышенный уровень креатинфосфокиназы в сыворотке [8].
Существует множество нарушений жирового обмена, которые имеют серьезные и специфические характеристики, но не обсуждаются здесь, поскольку они выходят за рамки, в частности, липолиза.К ним относятся, помимо прочего, нарушения окисления жирных кислот (FAOD), такие как дефицит MCAD или первичный дефицит карнитина, и пероксисомальные нарушения, такие как синдром Зеллвегера и адренолейкодистрофия.
Клиническая значимость
Изменения липолиза часто связаны с ожирением. Эти изменения включают увеличение базальной скорости липолиза, что может способствовать развитию инсулинорезистентности, а также снижение чувствительности к стимулированному липолизу. [9] Сочетание усиленного липолиза и нарушения липогенеза в конечном итоге способствует инсулинорезистентности из-за высвобождения цитокинов и липидных метаболитов.Кроме того, в жировой ткани инсулинорезистентных людей не хватает белков, участвующих в митохондриальной функции. Источники энергии из митохондрий участвуют в липогенезе жировой ткани. [10]
Ожирение характеризуется в первую очередь избытком WAT из-за гипертрофии адипоцитов, которая возникает в результате увеличения накопления ТАГ. Ожирение является серьезной проблемой для здоровья во всем мире из-за его связи с несколькими расстройствами, включая инсулинорезистентность, диабет II типа, гипертонию и атеросклероз.
Ссылки
- 1.
- Bolsoni-Lopes A, Alonso-Vale MI. Липолиз и липазы в белой жировой ткани — обновление. Arch Endocrinol Metab. 2015 август; 59 (4): 335-42. [PubMed: 26331321]
- 2.
- Швайгер М., Эйхманн Т.О., Ташлер У., Циммерманн Р., Цехнер Р., Ласс А. Измерение липолиза. Методы Энзимол. 2014; 538: 171-93. [Бесплатная статья PMC: PMC4018506] [PubMed: 24529439]
- 3.
- Engin AB. Что такое липотоксичность? Adv Exp Med Biol.2017; 960: 197-220. [PubMed: 28585200]
- 4.
- Tansey JT, Sztalryd C, Hlavin EM, Kimmel AR, Londos C. Центральная роль перилипина А в метаболизме липидов и липолизе адипоцитов. МСБМБ Жизнь. 2004 Июль; 56 (7): 379-85. [PubMed: 15545214]
- 5.
- Zechner R, Zimmermann R, Eichmann TO, Kohlwein SD, Haemmerle G, Lass A, Madeo F. FAT SIGNALS — липазы и липолиз в метаболизме липидов и передаче сигналов. Cell Metab. 2012 марта 07; 15 (3): 279-91. [Бесплатная статья PMC: PMC3314979] [PubMed: 22405066]
- 6.
- Ахмадиан М., Ван И, Сул Х.С. Липолиз адипоцитов. Int J Biochem Cell Biol. 2010 Май; 42 (5): 555-9. [Бесплатная статья PMC: PMC2835819] [PubMed: 20025992]
- 7.
- Gandotra S, Le Dour C, Bottomley W, Cervera P, Giral P, Reznik Y, Charpentier G, Auclair M, Delépine M, Barroso I, Semple RK, Lathrop M, Lascols O, Capeau J, O’Rahilly S, Magré J, Savage DB, Vigouroux C. Дефицит перилипина и аутосомно-доминантная частичная липодистрофия. N Engl J Med. 2011 24 февраля; 364 (8): 740-8.[Бесплатная статья PMC: PMC3773916] [PubMed: 21345103]
- 8.
- Albert JS, Yerges-Armstrong LM, Horenstein RB, Pollin TI, Sreenivasan UT, Chai S, Blaner WS, Snitker S, O’Connell JR, Gong Д.У., Брейер Р.Дж., Райан А.С., МакЛенитан Дж.К., Шульдинер А.Р., Сталрид К., Дамкотт С.М. Нулевая мутация в гене гормоночувствительной липазы и риск диабета 2 типа. N Engl J Med. 2014, 12 июня; 370 (24): 2307-2315. [Бесплатная статья PMC: PMC4096982] [PubMed: 24848981]
- 9.
- Дункан Р. Э., Ахмадиан М., Яворски К., Саркади-Надь Е., Сул Х.С.Регуляция липолиза в адипоцитах. Annu Rev Nutr. 2007; 27: 79-101. [Бесплатная статья PMC: PMC2885771] [PubMed: 17313320]
- 10.
- Бодис К., Роден М. Энергетический метаболизм белой жировой ткани и инсулинорезистентность у людей. Eur J Clin Invest. 2018 ноя; 48 (11): e13017. [PubMed: 30107041]
Биохимия, липолиз — StatPearls — NCBI Bookshelf
Введение
Липолиз — это метаболический процесс, посредством которого триацилглицерины (ТАГ) расщепляются на составляющие их молекулы: глицерин и свободные жирные кислоты (FFA).Накопление жира в организме происходит за счет жировых ТЭГов, которые используются для тепла, энергии и изоляции. Организм использует жировые запасы в качестве основного источника энергии во время голодания, сохраняя белок. В целом, жиры являются наиболее важным топливом в организме, и продолжительность жизни человека без еды зависит главным образом от количества жира, хранящегося в жировой ткани. Таким образом, липолиз особенно важен в состоянии метаболизма натощак, когда уровень глюкозы в крови снизился.Однако это также происходит в нестимулированных (базовых условиях). [1]
Глицерин, производимый липолизом, является источником углерода для глюконеогенеза в печени. СЖК транспортируются в крови связанными с альбумином и либо окисляются в тканях с помощью процесса, называемого бета-окислением, либо превращаются в кетоновые тела. Побочные продукты бета-окисления, АТФ и НАДН, способствуют глюконеогенезу. СЖК превращаются в кетоновые тела в печени, которая служит источником энергии для мозга, тем самым снижая дальнейшее потребление уже истощенной глюкозы в крови.СЖК используются по всему телу для производства энергии или биосинтеза, за исключением белой жировой ткани (WAT), где они хранятся. В метаболическом «голодном» состоянии, когда организм лишен питательных веществ, WAT высвобождает FFA и глицерин для снабжения нежировых тканей. [2] Основные ферменты, участвующие в липолизе, представляют собой липазу триглицеридов жиров (ATGL), гормоночувствительную липазу (HSL) и липазу моноглицеридов (MGL).
Основы
Синтез триацилглицерина
ТАГ, которые обеспечивают организм значительным источником энергии, получают с пищей или синтезируются эндогенно, в основном в печени.Они переносятся кровью в виде липопротеинов и хранятся в жировой ткани. Основные классы вовлеченных липопротеинов крови включают липопротеины высокой плотности (HDL), липопротеины средней плотности (IDL), липопротеины низкой плотности (LDL), липопротеины очень низкой плотности (VLDL) и хиломикроны. Хиломикроны синтезируются в тонком кишечнике и транспортируют диетические ТАГ из тонкого кишечника в такие ткани, как мышцы и жировая ткань. Печень синтезирует ЛПОНП в печени и таким же образом транспортирует ТАГ из печени в ткани.ЛПВП выполняют множество функций по отношению к метаболизму липидов, в том числе они играют неотъемлемую роль в превращении ЛПОНП в ЛПНП. HDL также служит резервуаром для основных апопротеинов, таких как Apo C-II. Апо C-II активирует липопротеинлипазу, фермент, ответственный за переваривание и расщепление ТАГ. Синтез запасов ТАГ в жировой ткани происходит в сытом состоянии после еды.
Гидролиз триацилглицерина
Во время энергетической депривации WAT стимулируется посредством гомеостатического контроля для перехода в сторону более высоких чистых скоростей липолиза.Это изменение состояния питания объясняет этот компенсаторный процесс и регулируется гормональными и биохимическими сигналами. Липолиз протекает упорядоченно и контролируемым образом, при этом на каждом этапе действуют разные ферменты. Катехоламины являются основными активаторами липолиза, на него также влияют другие гормоны и пищевые соединения. Каждое из этих веществ связывается со своими соответствующими мембраносвязанными рецепторами и воздействует на них, вызывая сигнальный каскад с единственной целью — активировать HSL. ATGL выполняет первую стадию гидролиза ТАГ (таким образом, ограничивает скорость), образуя диацилглицерины и СЖК.HSL выполняет вторую стадию и гидролизует DAG, образуя моноацилглицерины и FFA. MGL является селективным для MG и производит глицерин и третью FFA.
Проблемы, вызывающие озабоченность
Дефектный липолиз в нежировых тканях нарушает их нормальную функцию, что приводит к чрезмерному накоплению ТАГ и болезни накопления липидов. [2] И наоборот, переизбыток свободных жирных кислот из-за нерегулируемого липолиза приводит к липотоксичности в нежировых тканях. Неспособность упаковать СЖК в липидные капли вызывает хроническое повышение циркулирующих СЖК, что может привести к хроническому воспалению, дисфункции митохондрий и гибели клеток.[3]
Клеточный
Как описано ранее, гормоны связываются с рецепторами клеточной поверхности (т. Е. Норэпинефрин связывает бета-адренорецепторы), чтобы стимулировать липолиз в адипоцитах. Известно, что ряд белков, связанных с липидными каплями, модулирует скорость базального (нестимулированного) и стимулированного липолиза. Эти белки включают CGI-58 и перилипин. Перилипин является основным белком, обнаруживаемым в липидных каплях в адипоцитах. [4] В WAT существует два важных механизма, регулирующих липолиз: активация ATGL с помощью CGI-58 и фосфорилирование HSL и перилипина, опосредованное протеинкиназой A (PKA).
В базальном состоянии CGI-58 связан с перилипином, что делает его неспособным связываться или активировать ATGL. И ATGL, и HSL находятся в цитозоле.
В стимулированном состоянии β-адренорецепторы сигнализируют аденилатциклазе о генерации цАМФ. цАМФ затем связывает PKA, что приводит к увеличению активности фермента. Затем PKA фосфорилирует HSL и перилипин, что заставляет HSL перемещаться из цитозоля на поверхность липидной капли. Теперь фосфорилированный перилипин высвобождает CGI-58, так что он может связываться с ATGL и активировать его.Подобно HSL, ATGL также должен перемещаться из цитозоля на поверхность липидной капли. Важно отметить, что MGL локализуется на поверхности липидной капли, в цитозоле и ER независимо от метаболического состояния. [5]
Molecular
Липиды имеют разнообразную структуру, но все они похожи в том, что они нерастворимы в воде. Жирные кислоты обычно имеют четное число атомов углерода, от 16 до 20 атомов углерода в длину и могут быть насыщенными или ненасыщенными (последнее относится к двойным связям).Они описываются количеством содержащихся в них атомов углерода и положением двойных связей, если таковые имеются. Например, арахидоновая кислота имеет 20 атомов углерода и четыре двойные связи и записывается как 20: 4, Δ5,8,11,14 или 20: 4 (ω-6).
Все встречающиеся в природе жирные кислоты имеют двойные связи в цис-конфигурации. Классификация полиненасыщенных жирных кислот часто определяется положением первой двойной связи от омега-конца (углерод, наиболее удаленный от карбоксильной группы). Обычными примерами их являются жирные кислоты омега-3 и омега-6.Моноацилглицерины (моноглицериды), диацилглицерины (диглицериды) и триацилглицерины (триглицериды) содержат одну, две и три жирные кислоты, этерифицированные до глицерина, соответственно.
Функция
Жирные кислоты переносятся альбумином в 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 трех и более дней голодания) мозг использует кетоновые тела для получения энергии.Кетоновые тела, ацетоацетат и β-гидроксибутират служат источником топлива. Печень использует глицерин в качестве источника углерода для глюконеогенеза, который производит глюкозу для тканей, включая мозг и красные кровяные тельца.
Механизм
Синтез триацилглицерина
Они синтезируются двумя способами: (1) из свободных жирных кислот, образующихся как побочный продукт действия липопротеинлипазы на хиломикроны и ЛПОНП, и (2) из фрагмента глицерина, полученного из глюкозы. В печени и жировой ткани глицерин-3-фосфат (G3P) обеспечивает фрагмент глицерина.Печень может преобразовывать глицерин в G3P через промежуточное соединение или напрямую, потому что в ней есть фермент глицеринкиназа. В жировых клетках этот фермент отсутствует, и они должны продуцировать G3P исключительно через промежуточное соединение. Накопление ТАГ в жировой ткани опосредуется инсулином, который стимулирует жировые клетки секретировать липопротеинлипазу и поглощать глюкозу, которая превращается в глицерин (через промежуточное соединение DHAP) для синтеза триацилглицерина. В этом процессе глюкоза превращается в DHAP, который восстанавливается NADH с образованием G3P.В конечном итоге G3P реагирует с двумя молекулами жирного ацил-КоА с образованием фосфатидной кислоты. Фосфатная группа отщепляется с образованием диацилглицерина, который реагирует с другим жирным ацил-КоА с образованием триацилглицерина.
Гидролиз триацилглицерина
Как указывалось ранее, во время недостатка энергии WAT стимулируется гормональными и биохимическими сигналами для увеличения липолиза. Липолиз протекает упорядоченно и контролируемым образом, при этом на каждом этапе действуют разные ферменты. Текущая модель липолиза определяет три основных участвующих фермента: ATGL, HSL и MGL.Катехоламины, особенно норадреналин, являются основными активаторами липолиза, индуцированного натощак, в то время как другие гормоны также оказывают влияние. К ним относятся кортизол, глюкагон, гормон роста (ГР) и адренокортикотропный гормон (АКТГ).
Диетические соединения, такие как кофеин и кальций, также стимулируют липолиз. Каждое из этих веществ связывается и действует на свои соответствующие мембраносвязанные рецепторы и вызывает сигнальный каскад с использованием общего вторичного мессенджера, циклического АМФ. Затем циклический АМФ связывается и активирует протеинкиназу А (PKA).Как только PKA становится ферментативно активным, он фосфорилирует HSL, самый важный из трех ферментов, участвующих в инициации липолиза, поскольку он ферментативно активируется на всех стадиях гидролиза. ATGL выполняет первую стадию гидролиза ТАГ, образуя диацилглицерины и ЖК. Его активность жестко регулируется двумя дополнительными белками: CGI-58 и G0S2. CGI-58 коактивирует гидролазную активность ATGL, а G0S2 инактивирует гидролазную активность ATGL. HSL выполняет вторую стадию и гидролизует DAG, образуя моноацилглицерины и ЖК.MGL является селективным для MG и генерирует глицерин и третью FA.
Метаболизм жирных кислот
Коротко- и среднецепочечные жирные кислоты свободно диффундируют в цитозоль и митохондрии клеток. Длинноцепочечные жирные кислоты должны подвергаться опосредованному белком транспорту через клеточную мембрану в цитозоль через транслоказу жирных кислот (FAT) или белок, связывающий жирные кислоты (FABP). Затем ацил-КоА-синтаза превращает жирные кислоты в жирный ацил-КоА. Жирный ацил-КоА должен теперь транспортироваться в митохондрии через внешнюю митохондриальную мембрану, и это осуществляется карнитин-пальмитоилтрансферазой-I (CPT-I), где он становится жирным ацил-карнитином.Затем жирный ацил-карнитин транспортируется через внутреннюю мембрану в митохондриальный матрикс с помощью карнитин-ацил-транслоказы (CAT) и превращается обратно в жирный ацил-КоА с помощью пальмитоилтрансферазы-II (CPT-II), где он теперь готов к окислению.
Бета-окисление
Бета-окисление — это разложение жирных кислот путем удаления двух атомов углерода за раз. Это основной путь катаболизма жирных кислот, который происходит в митохондриальном матриксе таких тканей, как печень, мышцы и жировая ткань.Двухуглеродные фрагменты последовательно удаляются с карбоксильного конца жирного ацил-КоА, образуя НАДН, ФАДН и ацетил-КоА, который используется в цикле ТСА для производства АТФ. Жирные кислоты с нечетным числом атомов углерода в конечном итоге дают один моль пропионил-КоА, который превращается в сукцинил-КоА, так что он может использоваться в цикле TCA. Бета-окисление также важно как первичный регулятор движения через комплекс пируватдегидрогеназы (ПДГ). Когда скорость окисления жирных кислот высока, активность ПДГ снижается, что ограничивает гликолиз, что является значительным, поскольку у пациентов с дефицитом окисления жирных кислот наблюдается компенсаторное повышение окисления глюкозы и нарушение глюконеогенеза.
Синтез кетонов
Уровни кетонов низкие во время нормального кормления и физиологического статуса. Они используются сердцем и скелетными мышцами для сохранения ограниченного количества глюкозы для использования мозгом и эритроцитами. Во время голодания жирные кислоты окисляются в печени до ацетил-КоА, который превращается в ацетоацетат и бета-гидроксибутират кетоновых тел. Эти высокие уровни кетонов также подавляют активность ПДГ и окисление жирных кислот, чтобы сохранить глюкозу и позволить проникнуть в мозг, где они могут служить источниками энергии.Обычно во время голодания мышцы метаболизируют кетоновые тела так же быстро, как их высвобождает печень, предотвращая их накопление в крови. Если количество кетонов в крови достаточно увеличивается, это может привести к кетоацидозу, который особенно распространен у людей с диабетом I типа и требует тщательного наблюдения.
Тестирование
В настоящее время существует несколько стратегий для оценки липолиза, которые обычно делятся на две категории: методы, не основанные на активности, и методы, основанные на активности.Методы, не основанные на активности, включают определение количества связанных ферментов и регуляторных белков. Методы, основанные на активности, включают непосредственное измерение активности связанных ферментов [2].
За последние несколько лет появилась новая и обновленная информация, и взгляды на липолиз изменились. В настоящее время известно, что измерения экспрессии мРНК или белка, используемого в методах, не основанных на активности, часто недостаточно для оценки способности липолиза.Необходима комбинация методов. [2]
Патофизиология
Болезнь накопления нейтральных липидов с миопатией (NLSDM) — редкое наследственное заболевание, возникающее в результате мутаций в гене ATGL, которое приводит к системному накоплению ТАГ, миопатии, сердечным аномалиям и гепатомегалии. [6]
Синдром Чанарина-Дорфмана или NLSD с ихтиозом (NLSD-I) возникает в результате мутаций в CGI-58, активаторе ATGL. У них также наблюдается системное накопление ТАГ, легкая миопатия и гепатомегалия, но также присутствует ихтиоз, заболевание кожи, характеризующееся сухой, утолщенной и шелушащейся кожей.[6]
Семейная частичная липодистрофия (FPLD) типа 4 связана с мутацией в гене PLIN1 , кодирующем перилипин 1. Фенотипически он характеризуется потерей подкожного жира на конечностях. Гистологически шесть пациентов с этой мутацией имеют маленькие адипоциты с повышенной инфильтрацией макрофагов и обильным фиброзом. [7]
Семейная частичная липодистрофия (FPLD) типа 6 возникает из-за мутации в гене LIPE , кодирующем гормон-чувствительную липазу.Он характеризуется ненормальным распределением подкожного жира и, следовательно, осложнениями, обычно связанными с ним. К ним относятся нарушение регуляции липолиза, инсулинорезистентность, сахарный диабет, повышенное накопление жира в органах тела и дислипидемия; у других может даже развиться мышечная дистрофия, на что указывает повышенный уровень креатинфосфокиназы в сыворотке [8].
Существует множество нарушений жирового обмена, которые имеют серьезные и специфические характеристики, но не обсуждаются здесь, поскольку они выходят за рамки, в частности, липолиза.К ним относятся, помимо прочего, нарушения окисления жирных кислот (FAOD), такие как дефицит MCAD или первичный дефицит карнитина, и пероксисомальные нарушения, такие как синдром Зеллвегера и адренолейкодистрофия.
Клиническая значимость
Изменения липолиза часто связаны с ожирением. Эти изменения включают увеличение базальной скорости липолиза, что может способствовать развитию инсулинорезистентности, а также снижение чувствительности к стимулированному липолизу. [9] Сочетание усиленного липолиза и нарушения липогенеза в конечном итоге способствует инсулинорезистентности из-за высвобождения цитокинов и липидных метаболитов.Кроме того, в жировой ткани инсулинорезистентных людей не хватает белков, участвующих в митохондриальной функции. Источники энергии из митохондрий участвуют в липогенезе жировой ткани. [10]
Ожирение характеризуется в первую очередь избытком WAT из-за гипертрофии адипоцитов, которая возникает в результате увеличения накопления ТАГ. Ожирение является серьезной проблемой для здоровья во всем мире из-за его связи с несколькими расстройствами, включая инсулинорезистентность, диабет II типа, гипертонию и атеросклероз.
Ссылки
- 1.
- Bolsoni-Lopes A, Alonso-Vale MI. Липолиз и липазы в белой жировой ткани — обновление. Arch Endocrinol Metab. 2015 август; 59 (4): 335-42. [PubMed: 26331321]
- 2.
- Швайгер М., Эйхманн Т.О., Ташлер У., Циммерманн Р., Цехнер Р., Ласс А. Измерение липолиза. Методы Энзимол. 2014; 538: 171-93. [Бесплатная статья PMC: PMC4018506] [PubMed: 24529439]
- 3.
- Engin AB. Что такое липотоксичность? Adv Exp Med Biol.2017; 960: 197-220. [PubMed: 28585200]
- 4.
- Tansey JT, Sztalryd C, Hlavin EM, Kimmel AR, Londos C. Центральная роль перилипина А в метаболизме липидов и липолизе адипоцитов. МСБМБ Жизнь. 2004 Июль; 56 (7): 379-85. [PubMed: 15545214]
- 5.
- Zechner R, Zimmermann R, Eichmann TO, Kohlwein SD, Haemmerle G, Lass A, Madeo F. FAT SIGNALS — липазы и липолиз в метаболизме липидов и передаче сигналов. Cell Metab. 2012 марта 07; 15 (3): 279-91. [Бесплатная статья PMC: PMC3314979] [PubMed: 22405066]
- 6.
- Ахмадиан М., Ван И, Сул Х.С. Липолиз адипоцитов. Int J Biochem Cell Biol. 2010 Май; 42 (5): 555-9. [Бесплатная статья PMC: PMC2835819] [PubMed: 20025992]
- 7.
- Gandotra S, Le Dour C, Bottomley W, Cervera P, Giral P, Reznik Y, Charpentier G, Auclair M, Delépine M, Barroso I, Semple RK, Lathrop M, Lascols O, Capeau J, O’Rahilly S, Magré J, Savage DB, Vigouroux C. Дефицит перилипина и аутосомно-доминантная частичная липодистрофия. N Engl J Med. 2011 24 февраля; 364 (8): 740-8.[Бесплатная статья PMC: PMC3773916] [PubMed: 21345103]
- 8.
- Albert JS, Yerges-Armstrong LM, Horenstein RB, Pollin TI, Sreenivasan UT, Chai S, Blaner WS, Snitker S, O’Connell JR, Gong Д.У., Брейер Р.Дж., Райан А.С., МакЛенитан Дж.К., Шульдинер А.Р., Сталрид К., Дамкотт С.М. Нулевая мутация в гене гормоночувствительной липазы и риск диабета 2 типа. N Engl J Med. 2014, 12 июня; 370 (24): 2307-2315. [Бесплатная статья PMC: PMC4096982] [PubMed: 24848981]
- 9.
- Дункан Р. Э., Ахмадиан М., Яворски К., Саркади-Надь Е., Сул Х.С.Регуляция липолиза в адипоцитах. Annu Rev Nutr. 2007; 27: 79-101. [Бесплатная статья PMC: PMC2885771] [PubMed: 17313320]
- 10.
- Бодис К., Роден М. Энергетический метаболизм белой жировой ткани и инсулинорезистентность у людей. Eur J Clin Invest. 2018 ноя; 48 (11): e13017. [PubMed: 30107041]
Определение и примеры липолиза — онлайн-словарь по биологии
Определение
существительное
Процесс расщепления липидов (жиров) на жирные кислоты и глицерин
Приложение
Липолиз — это процесс расщепления липидов.Это влечет за собой гидролиз, при котором триглицерид, например, расщепляется на свободные жирные кислоты и глицерин. Процесс происходит преимущественно в жировой ткани. Он используется для мобилизации накопленной энергии для использования клетками.
Некоторые гормоны (например, адреналин, норадреналин, тестостерон и кортизол) вызывают липолиз. Они активируют определенные рецепторы на поверхности адипоцитов. Это, в свою очередь, активирует фермент аденилатциклазу. Этот фермент повышает уровень цАМФ, вызывая активацию протеинкиназы А, которая активирует липазы.Липаза — это фермент, ускоряющий расщепление липидов.
В частности, адреналин из кровотока связывается с бета-адренорецепторами адипоцитов. Это заставляет адипоцит производить больше цАМФ. цАМФ, в свою очередь, связывает и активирует протеинкиназу А. Активированная протеинкиназа А, в свою очередь, активирует липазы. Липазы в адипоцитах катализируют распад триглицерида на глицерин и жирную кислоту. Жировая триглицерид липаза, например, катализирует гидролиз триацилглицерина до диацилглицерина.Диацилглицерин также гидролизуется до моноацилглицерина с помощью гормоночувствительной липазы. Гидролиз моноациглицерина, в свою очередь, катализируется моноацилглицерин липазой. Образующийся глицерин и свободные жирные кислоты затем выделяются из адипоцитов в кровоток. Затем свободные жирные кислоты абсорбируются клетками, например мышечными клетками. Свободные жирные кислоты в кровотоке, которые не сразу попадают в организм, связываются с альбумином. Глицерин поглощается печенью для глюконеогенеза.
При высоком уровне глюкозы (например, из пищевых углеводов) уровень инсулина (выделяемый поджелудочной железой) повышается. Возникающее в результате увеличение количества инсулина в кровотоке приводит к замедлению липолиза. Инсулин вызывает каскад реакций, которые приводят к снижению уровня цАМФ. Хотя инсулин замедляет липолиз, он вызывает липогенез. Это гарантирует, что липолиз и липогенез не происходят одновременно.
Происхождение слова: Древнегреческое lípos («животный жир») + Древнегреческое lúsis («разрыхление»)
См. Также:
Родственная форма (и):
липолитический ( прилагательное , Относящийся к липолизу, процессу гидролиза липидов или связанный с ним) Последнее обновление 26 февраля 2021 г.
Что такое липолиз?
16 октября 2019 г.
Состав
Здоровое питание и режим физических упражнений — краеугольные камни достижения подтянутого телосложения.Однако некоторые косметические ингредиенты могут усилить эффект здорового образа жизни. Д-р Эмина Безич Дьенге рассказывает о «маленьких помощниках в горшочках», которые вызывают липолиз
Косметический бизнес спрашивает: что такое липолиз и как его можно вызвать
К эксперту…
Липолиз определяется как распад липидов и включает расщепление триацилглицеринов (ТАГ), в результате чего образуются жирные кислоты (ЖК) и глицерин (G) (рис. 1).
Этот процесс хорошо известен в косметике и используется в мыловарении. Однако это также происходит в нашем организме, например, при постоянной физической активности.
Поскольку хранение мыла внутри тканей было бы очень агрессивным и вредным для здоровья, организм обнаружил сложный механизм для контролируемого извлечения этих высокоэнергетических веществ.
Вместо использования NaOH он использует ферменты для отщепления ЖК от ТАГ.
Основным местом накопления жира является подкожная жировая ткань, которая, к сожалению, часто проявляется как нежелательный целлюлит.Жировая ткань состоит из жировых клеток: так называемых адипоцитов.
Адипоциты не только предназначены для хранения, но и для мобилизации ТАГ.
Этот процесс липолиза строго организован и регулируется уровнем клеточной энергии. Важнейшим регулятором этого процесса является фермент: протеинкиназа, активируемая аденозинмонофосфатом.
При низком уровне энергии этот датчик активирует различные мессенджеры и другие регулирующие ферменты, которые запускают механизм липолиза.
Расщепленные ЖК, наконец, попадают в кровоток, связываются с белками и безопасно транспортируются туда, где они необходимы. Правильная микроциркуляция необходима для оптимальной работы.
Рисунок 1
Омыление триацилглицеринов
Подкожно-жировая клетчатка истончается, а кожа становится менее неровной.
Косметические стратегии борьбы с целлюлитом направлены на стимуляцию и ускорение липолиза. В то же время усиление микроциркуляции способствует удалению высвободившихся ЖК.
Кофеин, член группы метилированных ксантинов, является одним из наиболее документированных усилителей липолиза и одним из наиболее широко используемых веществ в этом процессе.
Современные активные ингредиенты, такие как содержащиеся в Slimexir, сочетают в себе различные метилксантины для достижения максимального синергетического эффекта на липолиз и другие природные вещества (например, полученные из экстракта артишока) для улучшения микроциркуляции.
Slimexir предотвращает образование новых адипоцитов и уменьшает накопление жира, а также стимулирует разложение жира.
Он вызывает фрагментацию липидных капель (исследование in vitro), а в тестах in vivo было показано, что он уменьшает жировые узлы и повышает упругость кожи.
Рекомендуемые компании
.