11. Строение и функции разных классов липопротеидов
Липопротеи́ны (липопротеиды) — класс сложных белков, простетическая группа которых представлена каким-либо липидом. Так, в составе липопротеинов могут быть свободные жирные кислоты, нейтральные жиры, фосфолипиды, холестериды.
Липопротеины представляют собой комплексы, состоящие из белков (аполипопротеинов; сокращенно — апо-ЛП) и липидов, связь между которыми осуществляется посредством гидрофобных и электростатических взаимодействий.
Липопротеины подразделяют на свободные, или растворимые в воде (липопротеины плазмы крови, молока и др.), и нерастворимые (структурные)-(липопротеины мембран клетки, миелиновой оболочки нервных волокон, хлоропластов растений).
Среди свободных липопротеинов (они занимают ключевое положение в транспорте и метаболизме липидов) наиболее изучены липопротеины плазмы крови, которые классифицируют по их плотности. Чем выше содержание в них липидов, тем ниже плотность липопротеинов. Различают липопротеины очень низкой плотности (ЛПОНП), низкой плотности (ЛПНП), высокой плотности (ЛПВП) и хиломикроны. Каждая группа липопротеинов очень неоднородна по размерам частиц (наиболее крупные — хиломикроны) и содержанию в ней апо-липопротеинов. Все группы липопротеинов плазмы содержат полярные и неполярные липиды в разных соотношениях.
-Липопротеины высокой плотности (ЛВП)-Транспорт холестерина от периферийных тканей к печени
-Липопротеины низкой плотности (ЛНП)-Транспорт холестерина, триацилглицеридов и фосфолипидов от печени к периферийным тканям
-Липопротеины промежуточной (средней) плотности ЛПП (ЛСП)-Транспорт холестерина, триацилглицеридов и фосфолипидов от печени к периферийным тканям
-Липопротеины очень низкой плотности (ЛОНП)-Транспорт холестерина, триацилглицеридов и фосфолипидов от печени к периферийным тканям
-Хиломикроны-Транспорт холестерина и жирных кислот, поступающих с пищей, из кишечника в периферические ткани и печень.
Нековалентная связь в липопротеинах между белками и липидами имеет важное биологическое значение. Она обусловливает возможность свободного обмена липидов и модуляцию свойств липопротеинов в организме.
Липопротеины являются:
структурными элементами мембран клеток животных организмов;
транспортными белками, транспортирующими холестерин и другие стероиды, фосфолипиды и др.
12. Строение желчных кислот. Их роль в метаболизме.
Же́лчные кисло́ты (синонимы:холевые кислоты, холиевые кислоты, холеновые кислоты) — монокарбоновые гидроксикислоты из класса стероидов.
Желчные кислоты — производные холановой кислоты С23Н39СООН, отличающиеся тем, что к её кольцевой структуре присоединены гидроксильные группы.
Основными типами желчных кислот, имеющимися в организме человека, являются так называемые первичные желчные кислоты (первично секретируемые печенью): холевая кислота, а также вторичные (образуются из первичных желчных кислот в толстой кишке под действием кишечной микрофлоры): дезоксихолевая кислота, литохолевая, аллохолевая и урсодезоксихолевая кислоты. Из вторичных в кишечно-печёночной циркуляции во влияющем на физиологию количестве участвует только дезоксихолевая кислота, всасываемая в кровь и секретируемая затем печенью в составе желчи.
Аллохолевая, урсодезоксихолевая и литохолевая кислоты являются стереоизомерами холевой и дезоксихолевой кислот.
Все желчные кислоты человека имеют в составе своих молекул 24 атома углерода.
В желчи желчного пузыря человека желчные кислоты представлены так называемыми парными кислотами: гликохолевой, гликодезоксихолевой, гликохенодезоксихолевой, таурохолевой, тауродезоксихолевой и таурохенодезоксихолевой кислотой — соединениями (конъюгатами) холевой, дезоксихолевой и хенодезоксихолевой кислот с глицином и таурином.
Липопротеины − транспортные формы липидов
Хиломикро- ны | ЛПОНП | ЛППП | ЛПНП | ЛПВП | |
Состав, % Белки ФЛ ХС ЭХС ТАГ | 2 3 2 3 85 | 10 18 7 10 55 | 11 23 8 30 26 | 21 8 42 7 | 50 27 4 16 3 |
Функции | Транспорт липидов из клеток кишечника (экзогенных липидов) | Транспорт липидов, синтезируемых в печени (эндогенных липидов) | Промежуточ- ная форма превращения ЛПОНП в ЛПНП под действием фермента ЛП-липазы | Транспорт холестерола в ткани | Удаление избытка холестерола из клеток и других липопротеинов. Донор апопротеинов А, С-II |
Место образования | Эпителий тонкого кишечника | Клетки печени | Кровь | Кровь (из ЛПОНП и ЛППП) | Клетки печени − ЛПВП-пред- шественники |
Плотность, г/мл | 0,92−0,98 | 0,96−1,00 | 1,00−1,05 | 1,06−1,21 | |
Диаметр частиц, нМ | Больше 120 | 30−100 | 23−30 | 20−25 | 7−15 |
Основные аполипопротеины | В-48, С-II, Е | В-100, Е (С-II) | В-100, Е (С-II) | В-100 | А-I, А-II, С-II, Е |
Примечание: ФЛ фосфолипиды, ХС холестерин, ЭХС эфиры холестерина, ТАГ триацилглицериды. Апопротеины: В-48 основной белок ХМ, В-100 основной белок ЛПОНП, ЛПНП, ЛППП, взаимодействует с рецепторами ЛПНП; С-II активатор липопротеинлипазы (ЛП-липазы), переносится с ЛПВП на ХМ и ЛПОНП в крови; Е участвует в связывании липопротеинов с рецепторами ЛПНП и другими рецепторами, А-I активатор лецитинхолестеринацилтрансферазы (ЛХАТ) (согласно [10])
Липопротеины отличаются по своей функции.
1. Хиломикроны (ХМ) образуются в клетках кишечника, их функция: перенос экзогенного жира из кишечника в ткани (в основном в жировую ткань), а также транспорт экзогенного холестерина из кишечника в печень.
2. Липопротеины очень низкой плотности (ЛПОНП) образуются в печени, их роль: транспорт эндогенного жира, синтезированного в печени из углеводов, в жировую ткань.
3. Липопротеины низкой плотности (ЛПНП) образуются в кровеносном русле из ЛОНП через стадию образования липопротеинов промежуточной плотности (ЛППП). Их роль: транспорт эндогенного холестерина в ткани.
4. Липопротеины высокой плотности (ЛПВП) образуются в печени, основная роль транспорт холестерина из тканей в печень, т. е. удаление холестерина из тканей, а далее холестерин выводится с желчью.
5.3.8.1. Структура липопротеинов. Независимо от типа все липопротеины имеют сходное строение.
Они представляют собой сферические частицы, в которых можно выделить гидрофобную сердцевину, состоящую из ТАГ и эфиров холестерина (ЭХС) и гидрофильную оболочку, в составе которой – фосфолипиды, гликолипиды и белки. Компоненты частиц связаны слабыми типами связей и находятся в состоянии постоянной диффузии – способны перемещаться друг относительно друга. Белки, входящие в состав липопротеина и называемые апопротеинами (обозначаются латинскими буквами), могут быть или интегральными, не способными к отделению от липопротеина, т. е. присущи только этому типу липопротеина, или свободно переносимыми от одного типа липорпотеина к другому типу.
Функции апопротеинов в составе липопротеинов заключаются в: 1) формировании структуры липопротеинов; 2) взаимодействии с рецепторами на клеточной поверхности, тем самым определяется, с какими тканями связывается данный тип липопротеина; 3) активации ферментов липидного обмена. Иногда апопротеины сами обладают собственной ферментативной активностью; 4) выполнении функции эмульгаторов, так как апопротеины являются гидрофильными веществами; 5) транспорте липидов от одного типа липопротеина к другому.
5.3.8.2. Хиломикроны. Из ресинтезированных ТАГ, эфиров холестерина, фосфолипидов, поступивших с пищей жирорастворимых витаминов образуются комплексы липопротеинов, получившие название хиломикроны (ХМ), функция которых заключается в доставке экзогенных (пищевых) жиров в периферические ткани. ХМ содержат около 2 % белка, 7 % фосфолипидов, 8 % холестерина и его эфиров и более 80 % ТАГ. Диаметр ХМ колеблется от 0,1 до 5 мкм. Из-за больших размеров частиц ХМ не способны проникать из эндотелиальных клеток кишечника в кровеносные капилляры и диффундируют в лимфатическую систему кишечника, а из нее – в грудной лимфатический проток, из которого ХМ попадают в кровяное русло, где осуществляют транспорт ТАГ, холестерина и частично фосфолипидов из кишечника через лимфатическую систему в кровь.
ХМ свободно диффундируют из плазмы крови в межклеточные пространства печени. Гидролиз ТАГ, содержащихся в ХМ, происходит как внутри печеночных клеток, так и на поверхности. ХМ не способны (из-за своих размеров) проникать в клетки жировой ткани, поэтому ТАГ ХМ подвергаются гидролизу на поверхности эндотелия капилляров жировой ткани при участии фермента липопротеинлипазы.
Основной апопротеин в составе ХМ белок апоВ-48. Белок кодируется тем же геном, что и белок В-100, входящий в состав ЛПОНП, ЛПНП, ЛППП (см. таблицу) и синтезируемый в печени. В кишечнике происходит считывание лишь части гена, а именно 48 %, поэтому белок и получил свое название В-48, синтезируется он в шероховатом эндоплазматическом ретикулуме и гликозилируется. В аппарате Гольджи затем формируются так называемые «незрелые» ХМ. Они путем экзоцитоза попадают в главный грудной лимфатический проток, а через него в кровь. В лимфе и крови ХМ получают апопротеины Е и С-II, превращаясь в «зрелые» ХМ. После приема жирной пищи образовавшиеся ХМ опалесцируют, придавая плазме крови похожий на молоко вид. Транспортируя липиды к различным тканям, где они подвергаются расщеплению, ХМ постепенно исчезают из крови и плазма становится прозрачной.
Липопротеины и их роль в развитии ряда заболеваний
Липиды в крови находятся в связанном состоянии, поскольку эти вещества в чистом виде не растворяются в воде. Они связываются с белковыми телами и образуют липопротеины, второе их название — липопротеиды.
В этом виде они транспортируются кровью, а способность растворяться в жидкости дает возможность им активно участвовать в процессах метаболизма.
Они содержать в себе триглицериды, холестерин и фосфолипиды одновременно, но при этом данные вещества находятся в разных соотношениях.
Классификация соединений
Липопротеины могут быть различными по размерам, плотности, свойствам белковой части соединений, а также электрозаряду. На данный момент для удобства приняты два вида классификации этих веществ — по их плотности и величине заряда белка.
Разделение липопротеинов по показаниям их плотности можно методом центрифугирования. При этом получается четыре вида веществ, плотность которых оценивается как:
- очень низкая;
- низкая;
- средняя;
- высокая.
Кроме этого, выделяются в результате центрифугирования хиломикроны. Они содержат преимущественно триглицериды экзогенного происхождения, всасывание которого происходит в кишечнике. Их избыток может приводить к развитию панкреатита.
Липопротеиды очень низкой плотности также преимущественно включают в себя триглицериды, но только эндогенные, и могут осуществлять их транспорт в крови. Они являются самыми крупными среди всех ЛП. Синтез данных веществ происходит в печени.
ЛП низкой плотности состоят на 45% из холестерина, а высокой — имеют большое количество фосфолипидов.
Существует также вещество, которое относится к подклассу ЛП — липопротеин а. По своему составу он отличается высоким содержанием белка и напоминает своим строением плазминоген.
Его определение имеет клиническое значение для оценки степени активности атеросклеротического процесса. Концентрация в крови определяется особенностями, передаваемыми по наследству, и не поддается лекарственной коррекции.
Для чего нужны эти вещества?
У здоровых людей в анализе крови, которая берется на голодный желудок, имеются все виды липопротеинов, кроме хиломикронов, их появление является свидетельством нарушения липидного обмена. В редких случаях при патологических состояниях можно обнаружить промежуточный вид этих веществ.
ЛП высокой и очень низкой плотности образуются в гепатоцитах, а низкой плотности — появляются из липопротеинов очень низкой плотности.
Все виды этих соединений имеют в составе холестерин, в большем или меньшем количестве и помогают его циркуляции в крови и переносу его в клетки (атерогенные ЛП).
Единственный вид липопротеидов — это ЛПВП, которые не только не принимают в этом участие (не являются атерогенными), но и выводят холестерин из клеточных структур, потом он попадает в печень, и выводится с желчью из организма.
Структура липопротеинов
Липопротеины высокой плотности помогают транпортировать фосфолипиды, которые помогают поддержанию нормального уровня холестерина в кровяном русле.
Кроме того, липопротеиды в сыворотке крови играют роль переносчиков многих соединений — витаминов, гормонов, метаболитов, лекарственных веществ. Он отвечают за связывание ксенобиотиков (токсических веществ, не принимающих участие в естественном обмене) и помогают вывести их из организма.
Нормы и отклонения
Норма в крови липопротеинов ВП составляет от 0,8 до 2,2 ммоль/л. Бывают повышены липопротеины высокой плотности в том случае, когда у человека бывает:
- избыточный вес;
- ожирение печени;
- повышение общего уровня липидов в крови.
ЛПВП снижаются при болезни Танжера, когда происходит накопление холестерина в тканях и только незначительное количество отмечается в крови.
Уровень липопротеинов низкой плотности у здорового человека — от 1,3 до 3,5 ммоль/л. Их повышение может указывать на ряд патологических состояний:
- гиперлипидемия 2−3 степени;
- снижение функции щитовидной железы;
- диабет;
- дислипидемия;
- болезни почек с нефротическим синдромом;
- порфирия в острой стадии;
- атеросклероз.
Если значительно повышены липопротеины низкой плотности, то это свидетельствует о высокой степени развития атеросклероза. В клинической практике в данном случае рекомендуется начинать немедленную профилактику его осложнений — инфаркта или инсульта.
Количество ЛПНП снижается в следующих случаях:
- гиперлипидемия 1,4 и 5 типа;
- период вынашивания плода у женщин;
- алкоголизм;
- повышение функции щитовидной железы;
- воспаление поджелудочной железы;
- лечение при помощи стероидов.
Липопротеины очень низкой плотности составляют в норме от 0,13 до 1 ммоль/л. Но они могут повышаться и понижаться при тех же отклонениях, что и ДПНП.
Нарушения липидного обмена
Дислипопротеинемия возникает при отклонении в процессе образования липопротеинов и скорости их выведения. Такое нарушение происходит при хронических заболеваниях, сопровождающихся утолщением стенки сосудов со снижением просвета, что приводит к ишемии в результате недостаточности кровоснабжения органов и тканей.
Повышение холестерина с одновременным снижением количества ЛПВП, приводит к атеросклеротическим изменениям, и развитию заболеваний, которые смертельно опасны для человека.
Первичная дислипопротеинемия возникает в результате ряда особенностей наследственного характера. Вторичная является следствием гиподинамии, нарушения питания, злоупотребления алкоголем.
Это же состояние часто сопровождает нарушения работы эндокринных органов (сахарный диабет, гипотиреоз). Иногда причиной данного отклонения становятся нарушения функции печени или почек.
Актуальность такой проблемы можно понять, если обратиться к цифрам — каждый второй житель на планете имеет нарушения, связанные с дислипидопротеинемией.
Она включает в себя три основных патологических процесса: гиперлипопротеинемия, алипопротеинемия и гиполипопротеинемия.
Гиперлипопротеинемия
При этом отмечается повышение ЛП в кровяной сыворотке, и обусловливается внутренними и внешними причинами. Ее вторичная форма возникает на фоне того или иного заболевания.
При развитии аутоиммунных отклонений происходит выработка антител к липопротеидам, с образованием комплексов, которые еще более атерогенны, чем ЛПНП.
Алипопротеинемия
Алипопротеинемия является врожденным отклонением, передающимся на генном уровне по аутосомно-доминантному типу.
У больного происходит гиперплазия миндалин с появлением на поверхности характерного оранжевого налета, увеличивается печень и селезенка, развивается лимфаденит. Рефлексы и чувствительность снижается, отмечается миастения.
Гиполипопротеинемия
Гиполипопротеинемия сопровождается снижением ЛП, что нередко никак не проявляется клинически.
Это может произойти из-за особенностей липидного обмена наследственного характера, при неправильном питании, различных патологиях ЖКТ.
Диагностика
Для определения количества липидов в крови используется липидограмма. Это исследование проводится в условиях лаборатории, и позволяет оценить степень поражения атеросклерозов сосудов почек, печени, сердца и головного мозга.
Анализ проводится на голодный желудок, спустя не менее 12 часов после приема пищи. За сутки следует исключить из рациона напитки с содержанием алкоголя, а за час до исследования — курение.
Вконтакте
Одноклассники
Характеристика липопротеинов очень низкой плотности Общая характеристика
Липопротеины очень низкой плотности:
синтезируются в печени из эндогенных и экзогенных липидов,
в их составе преобладают ТАГ, около 40% от массы составляют белок, фосфолипиды и холестерол (8% белка, 60% ТАГ, 6% ХС, 12% эфиров ХС, 14% фосфолипидов),
основным белком является апоВ-100, выполняющий структурную функцию,
в норме концентрация 1,3-2,0 г/л,
слабо атерогенны.
Функция
Транспорт эндогенных и экзогенных ТАГ от печени в ткани, запасающие и использующие жиры, т.е. в те же ткани, что и хиломикроны.
Метаболизм
1. Первичные ЛПОНП образуются в печени из пищевых жиров, достигающих гепатоцитов с остаточными хиломикронами, и новосинтезированных из глюкозы жиров, содержат только апоВ-100;
2. В крови первичные ЛПОНП взаимодействуют с ЛПВП и приобретают от них апоС-II и апоЕ, образуя зрелые формы.
3. Аналогично хиломикронам, на эндотелии капилляров ряда тканей зрелые ЛПОНП подвергаются воздействию липопротеинлипазы с образованием свободных жирных кислот. Жирные кислоты перемещаются в клетки органа, либо остаются в плазме крови и в комплексе с альбумином разносятся с кровью в другие ткани.
4. Остаточные ЛПОНП (также называемые липопротеины промежуточной плотности, ЛППП)
либо эвакуируются в гепатоциты посредством эндоцитоза, связанного с рецепторами к апоЕ и апоВ-100-белкам,
либо после воздействия на них печеночной ТАГ-липазы (только в сосудах печени) превращаются в следующий класс липопротеинов – липопротеины низкой плотности (ЛПНП).
Обмен таг и фл — это обмен жирных кислот
Жирные кислоты входят в состав большей части липидов. Поэтому вопросы обмена липидов – это, как правило, вопросы обмена жирных кислот: их источники и пути дальнейших превращений.
Судьба жирной кислоты зависит от ее строения (насыщенная ЖК или полиненасыщенная ЖК) и от внутриклеточных условий (наличие или отсутствие энергии).
Состояние покоя и отдыха в абсорбтивный период
В течение нескольких часов после приема пищи (абсорбтивный период) экзогенные насыщенные и мононенасыщенные жирные кислоты поступают с помощью хиломикронов из кишечника в ткани, которые имеют липопротеинлипазу на эндотелии капилляров.
Параллельно в этот период времени в печени жирные кислоты способны синтезироваться из избытка экзогенной глюкозы и полученные эндогенные жирные кислоты этерифицируются с глицеролом в реакциях липогенеза с образованием ТАГ. Далее они транспортируются из печени в ткани, имеющие липопротеинлипазу, в составе ЛПОНП.
В клетках жировой ткани после приема пищи насыщенная жирная кислота либо синтезируется из глюкозы, либо поступает из хиломикронов и ЛПОНП. Далее она направляется в липогенез и запасается в составе ТАГ.
Если липопротеинлипазы нет в ткани, то жирная кислота доставляется сюда в комплексе с альбумином (как в случае со скелетной мышцей). Этот комплекс образуется после работы липопротеинлипазы в других тканях.
Полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК) обычно поступают в клетки в виде эфиров холестерола и фосфолипидов в составе ЛПВП и ЛПНП. Эти жирные кислоты необходимы для синтеза эйкозаноидов в некоторых видах клеток либо они участвуют в синтезе фосфолипидов для мембран клетки.
