Метаболизъм на мазнините

Метаболизмът на мазнините включва метаболизма на неутрални мазнини, фосфатиди, гликолипиди, холестерол и стероиди. Толкова голям брой компоненти, включени в понятието мазнини, прави изключително трудно описанието на характеристиките на техния метаболизъм. Въпреки това, общото им физикохимично свойство - ниска разтворимост във вода и добра разтворимост в органични разтворители - ни позволява веднага да подчертаем, че транспортът на тези вещества във водни разтвори е възможен само под формата на комплекси с протеини или соли на жлъчни киселини или под формата на сапуни.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ]

Значението на мазнините за тялото

През последните години възгледът за значението на мазнините в човешкия живот се промени значително. Оказа се, че мазнините в човешкото тяло се обновяват бързо. Така половината от всички мазнини при възрастен човек се обновяват в рамките на 5-9 дни, мазнините в мастната тъкан - 6 дни, а в черния дроб - на всеки 3 дни. След като се установи високата скорост на обновяване на мастните депа в организма, на мазнините се отдава голяма роля в енергийния метаболизъм. Значението на мазнините в изграждането на най-важните структури на тялото (например мембраната на клетките на нервната тъкан), в синтеза на надбъбречни хормони, в защитата на организма от прекомерна загуба на топлина, в транспортирането на мастноразтворими витамини е отдавна добре известно.

Телесните мазнини съответстват на две химични и хистологични категории.

А - „есенциални“ мазнини, които включват липиди, влизащи в състава на клетките. Те имат определен липиден спектър, а количеството им е 2-5% от телесното тегло без мазнини. „Есенциалните“ мазнини се задържат в организма дори при продължително гладуване.

Б - „неесенциални“ мазнини (резерв, излишък), разположени в подкожната тъкан, в жълтия костен мозък и коремната кухина - в мастната тъкан, разположена близо до бъбреците, яйчниците, в мезентериума и оментума. Количеството „неесенциални“ мазнини не е постоянно: то или се натрупва, или се използва в зависимост от разхода на енергия и характера на храненето. Проучвания на телесния състав на фетуси от различна възраст показват, че натрупването на мазнини в телата им се случва главно през последните месеци на бременността - след 25 гестационна седмица и през първата-втора година от живота. Натрупването на мазнини през този период е по-интензивно от натрупването на протеини.

Динамика на съдържанието на протеини и мазнини в структурата на телесното тегло на плода и детето

Телесно тегло на плода или детето, g	Протеин, %	Мазнини, %	Протеин, г	Мазнини, г
1500	11.6	3.5	174	52.5
2500	12.4	7.6	310	190
3500	12.0	16.2	420	567
7000	11.8	26.0	826	1820 г.

Такава интензивност на натрупване на мастна тъкан в периода на най-критичния растеж и диференциация свидетелства за водещото използване на мазнините като пластичен материал, но не и като енергиен резерв. Това може да се илюстрира с данни за натрупването на най-съществения пластичен компонент на мазнините - полиненаситени дълговерижни мастни киселини от класове ω3 и ω6, които са включени в мозъчните структури и определят функционалните свойства на мозъка и зрителния апарат.

Натрупване на ω-мастни киселини в мозъчната тъкан на плода и детето

Мастни киселини	Преди раждане, мг/седмица	След раждане, мг/седмица
Общо ω6	31	78
18:2	1	2
20:4	19	45
Общо ω3	15	4
18:3	181	149

Най-ниско количество мазнини се наблюдава при децата в предпубертетния период (6-9 години). С настъпването на пубертета отново се наблюдава увеличение на мастните запаси, като по това време вече има изразени разлики в зависимост от пола.

Наред с увеличаването на мастните запаси, съдържанието на гликоген се увеличава. По този начин се натрупват енергийни запаси за използване в началния период на постнаталното развитие.

Докато преминаването на глюкозата през плацентата и натрупването ѝ като гликоген са добре известни, повечето изследователи смятат, че мазнините се синтезират само в плода. През плацентата преминават само най-простите ацетатни молекули, които могат да бъдат изходни продукти за синтеза на мазнини. Това се доказва от различното съдържание на мазнини в кръвта на майката и детето по време на раждането. Например, съдържанието на холестерол в кръвта на майката е средно 7,93 mmol/l (3050 mg/l), в ретроплацентната кръв - 6,89 (2650 mg/l), в кръвта от пъпната връв - 6,76 (2600 mg/l), а в кръвта на детето - само 2,86 mmol/l (1100 mg/l), т.е. почти 3 пъти по-ниско, отколкото в кръвта на майката. Чревните системи за храносмилане и абсорбция на мазнините се формират сравнително рано. Те намират първото си приложение още в началото на поглъщането на околоплодната течност - т.е. амниотрофно хранене.

Време на развитие на функциите на стомашно-чревния тракт (време на откриване и тежест като процент от същата функция при възрастни)

Смилане на мазнините	Първо идентифициране на ензим или функция, седмица	Функционална експресия като процент от възрастен
Сублингвална липаза	30	Повече от 100
Панкреатична липаза	20	5-10
Панкреатична колипаза	Неизвестен	12
Жлъчни киселини	22	50
Абсорбция на средноверижни триглицериди	Неизвестен	100
Абсорбция на дълговерижни триглицериди	Неизвестен	90

Характеристики на метаболизма на мазнините в зависимост от възрастта

Синтезът на мазнини се осъществява главно в цитоплазмата на клетките по пътя, който е обратен на цикъла на разграждане на мазнините на Knoop-Linen. Синтезът на мастни киселини изисква наличието на хидрогенирани никотинамидни ензими (HAOP), особено HAOP H2. Тъй като основният източник на HAOP H2 е пентозният цикъл на разграждане на въглехидратите, интензивността на образуване на мастни киселини ще зависи от интензивността на пентозния цикъл на разграждане на въглехидратите. Това подчертава тясната връзка между метаболизма на мазнините и въглехидратите. Съществува образен израз: „мазнините горят в пламъка на въглехидратите“.

Количеството „неесенциални“ мазнини се влияе от характера на храненето на децата през първата година от живота и храненето им през следващите години. При кърмене телесното тегло на децата и съдържанието им на мазнини са малко по-малки, отколкото при изкуствено хранене. В същото време кърмата причинява преходно повишаване на съдържанието на холестерол през първия месец от живота, което служи като стимул за по-ранен синтез на липопротеин липаза. Смята се, че това е един от факторите, които възпрепятстват развитието на атероматоза през следващите години. Прекомерното хранене на малките деца стимулира образуването на клетки в мастната тъкан, което по-късно се проявява като склонност към затлъстяване.

Съществуват и разлики в химичния състав на триглицеридите в мастната тъкан на децата и възрастните. Така, мазнините на новородените съдържат относително по-малко олеинова киселина (69%) в сравнение с възрастните (90%) и, обратно, повече палмитинова киселина (при деца - 29%, при възрастни - 8%), което обяснява по-високата точка на топене на мазнините (при деца - 43°C, при възрастни - 17,5°C). Това трябва да се вземе предвид при организиране на грижите за деца през първата година от живота и при предписване на лекарства за парентерално приложение.

След раждането нуждата от енергия за осигуряване на всички жизненоважни функции рязко се увеличава. Същевременно, снабдяването с хранителни вещества от майчиния организъм спира, а снабдяването с енергия с храната в първите часове и дни от живота е недостатъчно, като дори не покрива нуждите на основния метаболизъм. Тъй като детският организъм разполага с достатъчни въглехидратни запаси за относително кратък период, новороденото е принудено незабавно да използва мастните запаси, което се проявява ясно с повишаване на концентрацията на неестерифицирани мастни киселини (НЕМК) в кръвта с едновременно намаляване на концентрацията на глюкоза. НЕМК са транспортна форма на мазнините.

Едновременно с повишаването на съдържанието на NEFA в кръвта на новородените, концентрацията на кетони започва да се увеличава след 12-24 часа. Съществува пряка зависимост на нивото на NEFA, глицерол, кетони от енергийната стойност на храната. Ако на детето се даде достатъчно количество глюкоза веднага след раждането, съдържанието на NEFA, глицерол, кетони ще бъде много ниско. По този начин новороденото покрива енергийните си разходи предимно чрез въглехидратния метаболизъм. С увеличаване на количеството мляко, което детето получава, енергийната му стойност се увеличава до 467,4 kJ (40 kcal/kg), което покрива поне основния метаболизъм, концентрацията на NEFA спада. Проучванията показват, че повишаването на съдържанието на NEFA, глицерол и появата на кетони са свързани с мобилизирането на тези вещества от мастната тъкан и не представляват просто увеличение поради постъпващата храна. По отношение на другите компоненти на мазнините - липиди, холестерол, фосфолипиди, липопротеини - е установено, че тяхната концентрация в кръвта на пъпните съдове на новородените е много ниска, но след 1-2 седмици се увеличава. Това увеличение на концентрацията на нетранспортни фракции на мазнините е тясно свързано с приема им с храната. Това се дължи на факта, че храната на новороденото - кърмата - има високо съдържание на мазнини. Проведени проучвания върху недоносени бебета са дали подобни резултати. Изглежда, че след раждането на недоносено бебе продължителността на вътрематочното развитие е по-малко важна от времето, изминало след раждането. След началото на кърменето, мазнините, приети с храната, подлежат на разграждане и резорбция под влиянието на липолитичните ензими на стомашно-чревния тракт и жлъчните киселини в тънките черва. Мастните киселини, сапуните, глицеролът, моно-, ди- и дори триглицеридите се резорбират в лигавицата на средните и долните отдели на тънките черва. Резорбцията може да се осъществи както чрез пиноцитоза на малки мастни капчици от клетки на чревната лигавица (размер на хиломикроните по-малък от 0,5 μm), така и под формата на образуване на водоразтворими комплекси с жлъчни соли и киселини, холестеролови естери. Понастоящем е доказано, че мазнините с къса въглеродна верига от мастни киселини (C12) се абсорбират директно в кръвта през системата v. portae. Мазнините с по-дълга въглеродна верига от мастни киселини навлизат в лимфата и през общия гръден канал се вливат в циркулиращата кръв. Поради неразтворимостта на мазнините в кръвта, техният транспорт в организма изисква определени форми. На първо място се образуват липопротеини. Трансформацията на хиломикроните в липопротеини се осъществява под влиянието на ензима липопротеин липаза („избистрящ фактор“), чийто кофактор е хепаринът. Под влияние на липопротеин липазата свободните мастни киселини се разделят от триглицеридите, които се свързват с албумини и по този начин лесно се абсорбират. Известно е, че α-липопротеините съдържат 2/3 от фосфолипидите и около 1/4 от холестерола в кръвната плазма,β-липопротеини - 3/4 от холестерола и 1/3 от фосфолипидите. При новородените количеството на α-липопротеините е значително по-високо, докато β-липопротеините са малко. Едва до 4 месеца съотношението на α- и β-фракциите на липопротеините се доближава до нормалните стойности за възрастен (α-фракции на липопротеините - 20-25%, p-фракции на липопротеините - 75-80%). Това има определено значение за транспорта на мастните фракции.

Обменът на мазнини се осъществява постоянно между мастните депа, черния дроб и тъканите. В първите дни от живота на новороденото съдържанието на естерифицирани мастни киселини (ЕМК) не се увеличава, докато концентрацията на НЕФК се увеличава значително. Следователно, в първите часове и дни от живота, реестерификацията на мастни киселини в чревната стена е намалена, което се потвърждава и от натоварването със свободни мастни киселини.

Стеаторея често се наблюдава при деца от първите дни и седмици от живота. Така екскрецията на общи липиди с изпражненията при деца под 3 месеца е средно около 3 g/ден, след което на възраст 3-12 месеца намалява до 1 g/ден. В същото време количеството на свободните мастни киселини в изпражненията също намалява, което отразява по-добрата абсорбция на мазнините в червата. По този начин, храносмилането и абсорбцията на мазнини в стомашно-чревния тракт по това време все още е несъвършена, тъй като чревната лигавица и панкреасът претърпяват процес на функционално съзряване след раждането. При недоносените бебета липазната активност е само 60-70% от активността, установена при деца над 1 година, докато при доносените новородени тя е по-висока - около 85%. При кърмачетата липазната активност е почти 90%.

Само липазната активност обаче не определя усвояването на мазнините. Друг важен компонент, който насърчава усвояването на мазнините, са жлъчните киселини, които не само активират липолитичните ензими, но и пряко влияят върху усвояването на мазнините. Секрецията на жлъчни киселини има характеристики, свързани с възрастта. Например, при недоносените бебета секрецията на жлъчни киселини от черния дроб е само 15% от количеството, което се образува през периода на пълно развитие на неговата функция при деца на 2-годишна възраст. При доносените бебета тази стойност се увеличава до 40%, а при децата от първата година от живота е 70%. Това обстоятелство е много важно от гледна точка на храненето, тъй като половината от енергийните нужди на децата се покриват от мазнини. Тъй като говорим за кърма, храносмилането и усвояването са доста пълни. При доносените бебета усвояването на мазнини от кърмата се случва на 90-95%, при недоносените е малко по-малко - на 85%. При изкуствено хранене тези стойности намаляват с 15-20%. Установено е, че ненаситените мастни киселини се усвояват по-добре от наситените.

Човешките тъкани могат да разграждат триглицеридите до глицерол и мастни киселини и да ги синтезират обратно. Разграждането на триглицеридите протича под въздействието на тъканни липази, преминавайки през междинни етапи на ди- и моноглицериди. Глицеролът се фосфорилира и се включва в гликолитичната верига. Мастните киселини претърпяват окислителни процеси, локализирани в митохондриите на клетките, и се обменят в цикъла на Кнуп-Линен, чиято същност е, че с всеки завой на цикъла се образува една молекула ацетил коензим А и веригата на мастните киселини се редуцира с два въглеродни атома. Въпреки голямото увеличение на енергията по време на разграждането на мазнините, тялото предпочита да използва въглехидратите като източник на енергия, тъй като възможностите за автокаталитично регулиране на растежа на енергията в цикъла на Кребс от страна на пътищата на въглехидратния метаболизъм са по-големи, отколкото при метаболизма на мазнините.

По време на катаболизма на мастните киселини се образуват междинни продукти - кетони (β-хидроксимаслена киселина, ацетооцетна киселина и ацетон). Тяхното количество има определена стойност, тъй като въглехидратите в храната и някои аминокиселини имат антикетонни свойства. Опростено казано, кетогенността на диетата може да се изрази със следната формула: (Мазнини + 40% протеини) / (Въглехидрати + 60% протеини).

Ако това съотношение е по-голямо от 2, тогава диетата има кетонни свойства.

Трябва да се има предвид, че независимо от вида храна, съществуват възрастови особености, които определят склонността към кетоза. Децата на възраст от 2 до 10 години са особено предразположени към нея. Напротив, новородените и децата от първата година от живота са по-устойчиви на кетоза. Възможно е физиологичното „съзряване“ на активността на ензимите, участващи в кетогенезата, да протича бавно. Кетоните се образуват главно в черния дроб. При натрупване на кетони се появява ацетонемичен повръщателен синдром. Повръщането се появява внезапно и може да продължи няколко дни и дори седмици. При преглед на пациентите се открива миризма на ябълка от устата (ацетон), а в урината се открива ацетон. В същото време съдържанието на захар в кръвта е в нормални граници. Кетоацидозата е характерна и за захарния диабет, при който се откриват хипергликемия и глюкозурия.

За разлика от възрастните, децата имат възрастово обусловени характеристики на липидния профил в кръвта си.

Възрастови характеристики на съдържанието на мазнини и техните фракции при децата

Индикатор	Новородено			G бебе 1-12 месеца	Деца от 2 години
	1 час	24 часа	6-10 дни		До 14 години
Общо липиди, g/l	2.0	2.21	4.7	5.0	6.2
Триглицериди, mmol/l	0.2	0.2	0.6	0.39	0,93
Общ холестерол, mmol/l	1.3	-	2.6	3.38	5.12
Ефективно свързан холестерол, % от общия	35.0	50.0	60.0	65.0	70.0
НЕФА, mmol/l	2,2	2.0	1,2	0.8	0,45
Фосфолипиди, mmol/l	0.65	0.65	1.04	1.6	2.26
Лецитин, г/л	0,54	-	0.80	1.25	1.5
Кефалин, г/л	0,08	-	-	0,08	0,085

Както се вижда от таблицата, съдържанието на общи липиди в кръвта се увеличава с възрастта: само през първата година от живота то се увеличава почти 3 пъти. Новородените имат относително високо съдържание (като процент от общите мазнини) на неутрални липиди. През първата година от живота съдържанието на лецитин се увеличава значително при относителна стабилност на цефалин и лизолецитин.

[ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ], [ 11 ], [ 12 ]

Нарушение на метаболизма на мазнините

Нарушения в метаболизма на мазнините могат да възникнат на различни етапи от неговия метаболизъм. Макар и рядко, се наблюдава синдром на Шелдън-Рей - малабсорбция на мазнини, причинена от липсата на панкреатична липаза. Клинично това се проявява със синдром, подобен на цьолиакия, със значителна стеаторея. В резултат на това телесното тегло на пациентите се увеличава бавно.

Промени в еритроцитите се откриват и поради нарушаване на структурата на тяхната мембрана и строма. Подобно състояние възниква след хирургични интервенции на червата, при които се резецират значителни участъци от него.

Нарушено храносмилане и усвояване на мазнини се наблюдава и при хиперсекреция на солна киселина, която инактивира панкреатичната липаза (синдром на Золингер-Елисън).

Сред заболяванията, основани на нарушение на транспорта на мазнини, е известна абеталипопротеинемията - липса на β-липопротеини. Клиничната картина на това заболяване е подобна на тази при цьолиакия (диария, хипотрофия и др.). В кръвта - ниско съдържание на мазнини (серумът е прозрачен). По-често обаче се наблюдават различни хиперлипопротеинемии. Според класификацията на СЗО се разграничават пет типа: I - хиперхиломикронемия; II - хипер-β-липопротеинемия; III - хипер-β-хиперпре-β-липопротеинемия; IV - хиперпре-β-липопротеинемия; V - хиперпре-β-липопротеинемия и хиломикронемия.

Основни видове хиперлипидемия

Индикатори	Вид хиперлипидемия
	Аз	IIA	IIв	III	IV	В
Триглицериди	Повишено		Повишено		Повишено	↑
Хиломикрони						↑
Общ холестерол		Повишено	Повишено
Липопротеинова липаза	Намалено
Липопротеини		Повишено	Повишено	Повишено
Липопротеини с много ниска плътност			Повишено		Повишено	↑

В зависимост от промените в кръвния серум при хиперлипидемия и съдържанието на мастни фракции, те могат да се различат по прозрачност.

Тип I се основава на дефицит на липопротеин липаза, кръвният серум съдържа голям брой хиломикрони, в резултат на което е мътен. Често се откриват ксантоми. Пациентите често страдат от панкреатит, придружен от пристъпи на остра коремна болка, установява се и ретинопатия.

Тип II се характеризира с повишаване на кръвното съдържание на β-липопротеини с ниска плътност с рязко повишаване на нивото на холестерол и нормално или леко повишено съдържание на триглицериди. Клинично често се откриват ксантоми по дланите, седалището, периорбиталната област и др. Артериосклерозата се развива рано. Някои автори разграничават два подтипа: IIA и IIB.

Тип III - повишаване на така наречените плаващи β-липопротеини, висок холестерол, умерено повишаване на концентрацията на триглицериди. Често се откриват ксантоми.

Тип IV - повишени нива на пре-β-липопротеини с повишени триглицериди, нормални или леко повишени нива на холестерол; хиломикронемия липсва.

Тип V се характеризира с повишаване на липопротеините с ниска плътност с намаляване на плазмения клирънс на хранителните мазнини. Заболяването се проявява клинично с коремна болка, хроничен рецидивиращ панкреатит и хепатомегалия. Този тип е рядък при деца.

Хиперлипопротеинемиите са по-често генетично обусловени заболявания. Те се класифицират като нарушения на липидния транспорт и списъкът с тези заболявания става все по-пълен.

[ 13 ], [ 14 ], [ 15 ], [ 16 ], [ 17 ], [ 18 ], [ 19 ], [ 20 ], [ 21 ], [ 22 ], [ 23 ], [ 24 ]

Заболявания на липидната транспортна система

• Семейство:
  • хиперхолестеролемия;
  • нарушения на синтеза на апо-B-100;
  • комбинирана хиперлипидемия;
  • хипераполипо-β-липопротеинемия;
  • дис-β-липопротеинемия;
  • фитостеролемия;
  • хипертриглицеридемия;
  • хиперхиломикронемия;
  • хиперлипопротеинемия тип 5;
  • хипер-α-липопротеинемия тип болест на Танжер;
  • дефицит на лецитин/холестерол ацилтрансфераза;
  • ан-α-липопротеинемия.
• Абеталипопротеинемия.
• Хипобеталипопротеинемия.

Тези състояния обаче често се развиват вторично на различни заболявания (лупус еритематозус, панкреатит, захарен диабет, хипотиреоидизъм, нефрит, холестатична жълтеница и др.). Те водят до ранно съдово увреждане - атеросклероза, ранно образуване на исхемична болест на сърцето, риск от развитие на кръвоизливи в мозъка. През последните десетилетия вниманието към детските корени на хроничните сърдечно-съдови заболявания в зряла възраст непрекъснато нараства. Описано е, че дори при млади хора наличието на нарушения на липидния транспорт може да доведе до образуване на атеросклеротични промени в съдовете. Сред първите изследователи на този проблем в Русия са В. Д. Цинзерлинг и М. С. Маслов.

Наред с това са известни и вътреклетъчните липоидози, сред които най-често срещаните при децата са болестта на Ниман-Пик и болестта на Гоше. При болестта на Ниман-Пик сфингомиелинът се отлага в клетките на ретикулоендотелната система и в костния мозък, а при болестта на Гоше - хексозецереброзиди. Една от основните клинични прояви на тези заболявания е спленомегалията.

[ 25 ], [ 26 ], [ 27 ], [ 28 ]