🗊Презентация Обмен жиров в организме

ОБМЕН ЖИРОВ В ОРГАНИЗМЕ ТАМБОВЦЕВА Р.В. Д.б.н., профессор Москва, РГУФКСМиТ

ОБМЕН ЖИРОВ В ОРГАНИЗМЕ Жиры поступают в организм человека с продуктами животного и растительного происхождения. Взрослому человеку требуется от 70 до 145 г жира в сутки (преимущественно в виде триглицеридов), в том числе 15 г ненасыщенных жирных кислот и 10 г фосфолипидов. Суточная потребность в жире зависит от пола, климатических условий, двигательной активности или трудовой деятельности. Содержание жиров в организме взрослого человека в среднем составляет: у мужчин – 7-8 кг, у женщин – 5-6 кг или 10-15% от общей массы тела. При ожирении их содержание может достигать 30% массы тела и более. Жиры обеспечивают 25-30% потребности человека в энергии. С животными жирами в организм поступают жирорастворимые витамины А, D, Е и К, а с растительными маслами ненасыщенные жирные кислоты (витамин F), которые являются предшественниками биологических активных веществ – простагландинов, а также исходным материалом для синтеза фосфолипидов и других веществ. Поступившие в организм жиры пищи в ЖКТ подвергаются ферментативному расщеплению до структурных мономеров – глицерина, жирных кислот и других составных, которые всасываются в стенку кишечника. Частичный синтез триглицеридов происходит уже в слизистой оболочке кишечника. Далее большая часть липидов поступает в лимфатическую систему кишечника, затем в ее грудной лимфатический проток, а из него в кровь. Определенная часть триглицеридов поступает в жировое депо и печень. При потребности организма в энергии происходит их гидролиз с последующим окислением глицерина и жирных кислот

ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ОБМЕНА ЖИРОВ В ОРГАНИЗМЕ

РАСЩЕПЛЕНИЕ ЖИРОВ В ПРОЦЕССЕ ПИЩЕВАРЕНИЯ И ИХ ВСАСЫВАНИЕ Основные факторы, необходимые для расщепления жира в пищеварительном тракте: Ферменты, расщепляющие жиры Условия для проявления оптимальной активности (рН) Наличие эмульгаторов для перевода жира в мелко раздробленное (эмульгированное) состояние – желчные кислоты. В ротовой полости необходимые условия отсутствуют, поэтому химическое расщепление жиров не происходит. В желудке имеется липаза с очень низкой активностью. Очень кислая среда в желудке (рН = 1,5-2,5) подавляет активность липазы (рН = 7,8-8,1), а также отсутствуют эмульгаторы. Следовательно, расщепляться могут только уже эмульгированные жиры, которые содержатся в молоке и яичном желтке. Основной гидролиз нейтральных жиров пищи происходит в тонком кишечнике под воздействием активных липаз. Среда в кишечнике слабощелочная – оптимальная среда для проявления активности липазы, поступающая сюда с соком поджелудочной железы. В процессе расщепления жиров пищи большую роль играет образование устойчивых эмульсий, что приводит к измельчению жиров. Диаметр сферических капелек жира составляет 1000 нм. Устойчивость эмульсий жира к воде достигается с помощью эмульгаторов, препятствующих слиянию мелких жировых капель в крупные. Это увеличивает поверхность жировых капель в водной среде и создает большую доступность для воздействия ферментов. Эмульгаторами жиров являются соли желчных кислот, которые также активируют гидролитические ферменты, способствуют всасыванию жирных кислот и их транспорту в организме.

ЭМУЛЬГИРОВАНИЕ ЖИРА А – слой воды, масла и молекул эмульгатора (.) Б – молекула эмульгированного жира, окруженная молекулами эмульгатора, обращенного гидрофильными группами к воде, а гидрофобными – к маслу.

РАСЩЕПЛЕНИЕ ЖИРОВ В ПРОЦЕССЕ ПИЩЕВАРЕНИЯ

РАСЩЕПЛЕНИЕ ЖИРОВ В ПРОЦЕССЕ ПИЩЕВАРЕНИЯ При полном гидролизе нейтральных жиров в тонком кишечнике образуются глицерин, свободные жирные кислоты и частично гидролизованные моно- и диглицериды. ФОСФОЛИПИДЫ, поступающие с пищей, также расщепляются в двенадцатиперстной кишке и эмульгируются солями желчных кислот. Гидролитическое расщепление фосфолипидов осуществляется несколькими специфическими фосфолипазами А, В, С и D, поступающими с панкреатическим соком. Эти ферменты разрывают разные эфирные связи: рисунок В результате действия фосфолипаз образуются глицерин, жирные кислоты, азотсодержащие вещества и фосфорная кислота. Растворимые в воде продукты гидролиза фосфолипидов легко всасываются стенкой кишечника. СТЕРОИДЫ, входящие в состав пищи, расщепляются в тонком кишечнике на спирт холестерол и жирные кислоты под действием гидролитических ферментов эстераз. Эти ферменты поступают с соком поджелудочной железы и активны только в присутствии солей желчных кислот. Холестерин в организм человека поступает преимущественно с яичным желтком, мясом, печенью, мозгами в количестве 0,2-0,5 г в виде свободного холестерина, либо его эфиров (холестеридов). Эфиры холестерина расщепляются на холестерин и жирные кислоты при участии фермента панкреатического и кишечных соков – холестеринэстеразы. Холестерин плохо растворяется в воде и всасывается в виде комплекса с желчными кислотами.

РАСЩЕПЛЕНИЕ ЖИРОВ В ПРОЦЕССЕ ПИЩЕВАРЕНИЯ В процессе пищеварения около 40% жиров распадается полностью до структурных компонентов, 50% гидролизуются частично, а 10% остаются негидролизованными. Продукты гидролиза жира по мере их образования всасываются клетками слизистой оболочки кишечника («ворсинками»). Глицерин, фосфорная кислота, аминоспирты, а также жирные кислоты с короткой цепью хорошо растворяются в воде и переходят в кровь при всасывании без особых изменений. Жирные кислоты с длинной углеродной цепью и частично гидролизованные триглицириды в воде не растворяются и всасываются только в виде водорастворимых комплексов с желчными кислотами, которые называются холеиновыми комплексами (холеинатами). Холеинаты обеспечивают проникновение жирных кислот в клетки слизистой оболочки кишечника, где эти комплексы распадаются на жирные и желчные кислоты. Освободившиеся желчные кислоты возвращаются в систему воротной вены и попадают в печень, где вновь включаются в состав желчи, а жирные кислоты используются для биосинтеза индивидуальных жиров. Первичный синтез специфических для данного организма жиров происходит уже в клетках кишечного эпителия из глицерина и жирных кислот. Затем жиры проникают в лимфатическую систему и транспортируются в виде комплексов с белками (липопротеидов), которые различаются между собой по химическому составу, размеру частиц и специфической функции. В области грудного лимфатического протока они попадают в кровяное русло. Через 1-2 часа после приема пищи увеличивается уровень липидов в крови (алиментарная гиперлипемия). Наибольший пик гиперлипемии наблюдается через 4-6 часов после приема жирной пищи. Через 9 -10 часов после приема пищи уровень жиров в крови нормализуется. Для того, чтобы из крови поступить в ткани организма, жиры распадаются на поверхности сосудов до жирных кислот и глицерина. В тканях жиры снова синтезируются и откладываются про запас в жировых депо либо окисляются в ходе биоэнергетических процессов.

ВНУТРИКЛЕТОЧНЫЙ ОБМЕН ЖИРОВ Промежуточный обмен липидов интенсивно протекает в печени и жировой ткани, где постоянно происходит синтез резервных и других липидов, а также их распад. Синтез резервных жиров, которые являются триглициридами, приводит к накоплению их в тканях (ДЕПОНИРОВАНИЕ). Постоянно протекает процесс распада резервных жиров до глицерина и жирных кислот, которые затем утилизируются тканями – МОБИЛИЗАЦИЯ ЖИРОВ. Процесс распада нейтральных жиров в тканях осуществляется с участием тканевых липаз – ЛИПОЛИЗ.

ЛИПОЛИЗ В 1948 – 1958 гг. А.Ленинджер и Ф.Линен и другие ученые открыли сложный процесс распада и окисления нейтральных жиров. Учеными было показано, что при увеличении потребности организма в энергии (во время длительной мышечной деятельности, голодании) активируются процесс липолиза в клетках жировой ткани (адипоцитах). Внутритканевые липазы расщепляют нейтральные жиры до глицерина и жирных кислот, которые из жировых тканей поступают в кровь и доставляются к тканям, где используются в качестве энергетического или пластического материала. Поскольку химическая природа жирных кислот и глицерина различна, различны и пути их внутритканевого обмена. Глицерин может участвовать в глюконеогенезе или включаться в гликолитический путь расщепления с предварительным образованием 3-фосфоглицеринового альдегида. Жирные кислоты расщепляются преимущественно в печени, где являются основными источниками энергии, либо участвуют в синтезе холестерина и кетоновых тел.

СХЕМА ВНУТРИКЛЕТОЧНОГО ОБМЕНА ГЛИЦЕРИНА И ЖИРНЫХ КИСЛОТ

ОКИСЛЕНИЕ ГЛИЦЕРИНА Глицерин используется всеми органами и тканями как эффективный энергетический субстрат. Его окисление начинается с образованием а-глицерофосфата (или фосфоглицерина) с помощью АТФ, а затем постепенно превращается в 3-фосфоглицериновую кислоту и далее окисляется по пути окисления углеводов: 3-фосфоглицериновая кислота, являясь промежуточным продуктом гликолитической фазы окисления углеводов, в анаэробных условиях окисляется до молочной кислоты, а в аэробных условиях превращается в ацетил-КоА. Ацетил-КоА вступает в цикл лимонной кислоты и окисляется до конечных продуктов обмена – СО2 и Н2О. При окислении одной молекулы глицерина образуется одна молекула АТФ в анаэробных условиях и 19 молекул АТФ – в аэробных Глицерин может использоваться также для новообразования глюкозы и восстановления запасов гликогена.

ОКИСЛЕНИЕ ЖИРНЫХ КИСЛОТ Окисление жирных кислот может происходить несколькими метаболическими путями, из которых для организма человека главным является – бета – окисление. Сущность бета-окисления жирной кислоты – в ходе одного цикла химических превращений происходит окисление второго от – СООН группы атома углерода, который находится в бета-положении и отщепление молекулы ацетил-КоА. Далее ацетил-КоА вступает в цикл лимонной кислоты, затем в системе дыхательных ферментов окисляется до конечных продуктов обмена – СО2 и Н2О с освобождением большого количества энергии. В результате полного распада, например, пальмитиновой кислоты образуется 8 молекул ацетил-КоА, которые окисляются в лимонном цикле или поступают в печень, где из них образуются кетоновые тела. Полное окисление молекулы пальмитиновой кислоты: С6Н32О2 + 23О2  16СО2 + 146 Н2О + 130 АТФ Процесс б-окисления жирных кислот протекает в митохондриях. Подготовительным этапом к окислению является предварительная активация молекулы жирной кислоты, которая происходит в цитоплазме. Активация жирной кислоты включает реакцию взаимодействия ее с коэнзимом-А и АТФ, вследствие чего образуется активная форма жирной кислоты – ацетил-КоА. Реакцию катализирует фермент тиокиназа. Молекулы ацетил-КоА не способны проникать через мембрану митохондрий, поэтому их транспорт внутрь митохондрий осуществляется в комплексе с карнитином. В митохондриях комплекс ацетил-карнитин распадается и свободный ацетил-КоА включается в процесс б-окисления, который протекает в 4 стадии.

СХЕМА ОКИСЛЕНИЯ ПАЛЬМИТИНОВОЙ КИСЛОТЫ В ТКАНЯХ

ЧЕТЫРЕ СТАДИИ ПЕРВОЕ ОКИСЛЕНИЕ или ДЕГИДРИРОВАНИЕ (1) заключается в отщеплении водорода от а- и б-атомов углерода в ацетил-КоА при участии фермента ацетил-КоА-дегидрогеназы, содержащий кофермент ФАД. При этом образуется ненасыщенное соединение: дегидроацил-КоА и 2 молекулы АТФ. ГИДРАТАЦИЯ (2) – это реакция присоединения молекулы Н2О по месту разрыва двойной связи под влиянием фермента еноилгидратазы с образованием гидроксиацил-КоА. ВТОРОЕ ОКИСЛЕНИЕ (3) сопровождается отщеплением двух атомов водорода от углеродного атома в б-положении (отсюда название процесса – б-окисление) с участием НАД-содержащей дегидрогеназы. Образуется кетоацил-КоА и 3 молекулы АТФ. ТИОЛАЗНАЯ РЕАКЦИЯ (4) приводит к отщеплению ацетил-КоА от кето-ацил-КоА при взаимодействии его с еще одной молекулой кофермента А. В результате реакции образуется ацил-КоА и ацетил-КоА. Данный процесс катализируется ферментом тиолазой. В ходе одного цикла окисления молекула жирной кислоты укорачивается на 2 углеродных атома. Этапы цикла повторяются до тех пор, пока вся молекула жирной кислоты постепенно не распадается на отдельные молекулы ацетил-КоА, которые могут окисляться до СО2 и Н2О в цикле лимонной кислоты, либо использоваться в биосинтетических процессах. ЭНЕРГЕТИЧЕСКЙ ЭФФЕКТ б-окисления на примере окисления пальмитиновой кислоты (С16Н32О2). В процессе распада пальмитиновой кислоты происходит семикратное повторение рассмотренных выше реакций. В одном цикле преобразований образуется 5 молекул АТФ. В течение семи повторений образуется 5 х 7 = 35АТФ. Пальмитиновая кислота распадается на 8 молекул ацетил-КоА, которые в цикле лимонной кислоты дают: 8 х 12 = 96 АТФ. Одна молекула АТФ используется при активации жирной кислоты. Следовательно, энергетический выход составляет: 35 АТФ + 96 АТФ – 1 АТФ = 130 АТФ. Т.О. энергетический выход при окислении жирной кислоты в 3 раза больше, чем при окислении глюкозы (38 АТФ). Основную роль в окислении жирных кислот играет печень.

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РЕАКЦИЙ ПРИ б-окислении жирных кислот

СИНТЕЗ КЕТОНОВЫХ ТЕЛ В ПЕЧЕНИ Молекулы, образовавшиеся при окислении жирных кислот, а также углеводов и аминокислот, подвергаются дальнейшему окислению в цикле лимонной кислоты либо, при их избытке, используются для образования кетоновых (ацетоновых) тел в печени. К кетоновым телам относят: - ацетоуксусную кислоту (СН3СОСН2СООН) - б-гидромасляную кислоту (СН3СНОНСН2СООН) - ацетон (СН3СОСН3). ОБРАЗОВАНИЕ КЕТОНОВЫХ ТЕЛ Две молекулы ацетил-КоА взаимодействуют между собой, в результате образуется ацетоацетил-КоА Далее ацетоацетил-КоА может взаимодействовать с третьей молекулой ацетил-КоА с образованием промежуточного соединения 3-гидрокси-3-метилглутарил-КоА (ГМГ) ГМГ может образовываться при распаде аминокислот, например, лейцина и в процессе биосинтеза холестерина. ГМГ-КоА-синтетаза находится в основном в клетках печени, поэтому синтез кетоновых тел происходит только в печени. Затем под влиянием фермента ГМГ-КоА-лиазы ГМГ-КоА распадается с образованием первого кетонового тела – ацетоуксусной кислоты, которая может превращаться в 3-гидроксимасляную кислоту или спонтанно декарбоксилироваться, превращаясь в ацетон.

РЕАКЦИИ СИНТЕЗА КЕТОНОВЫХ ТЕЛ

КЕТОНОВЫЕ ТЕЛА – ПОКАЗАТЕЛЬ ИНТЕНСИВНОСТИ ОКИСЛЕНИЯ ЖИРОВ В крови здорового человека концентрация кетоновых тел невелика. Увеличивается концентрация в случае, когда скорость образования кетоновых тел превышает скорость их утилизации периферическими тканями. Уровень кетоновых тел в крови при этом может достигать 20 ммоль.л-1. Такое состояние называется кетонемия. Сопровождается оно ацидозом – закислением внутренней среды организма. При увеличении скорости образования их в 20-30 раз по сравнению с нормой кетоновые тела могут выводиться с мочой. Такое состояние называется кетонурия. Появление кетоновых тел в моче может служить диагностическим тестом при различных заболеваниях и в первую очередь – при сахарном диабете.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КЕТОНОВЫХ ТЕЛ Образование кетоновых тел в печени – один из многих путей перераспределения энергетических субстратов между периферическими тканями. Из печени они переходят в кровь, доставляются в скелетные мышцы, сердце и другие ткани, где, окисляясь в цикле лимонной кислоты, используются в качестве источника энергии. Сама печень не использует кетоновые тела в качестве энергетического субстрата, в то время как в сердце они обеспечивают до 30% энергетических потребностей. При физической нагрузке уровень кетоновых тел во внутренней среде организма изменяется в зависимости от продолжительности мышечной работы, однако вклад кетоновых тел в общий окислительный метаболизм скелетных мышц минимален и составляет менее 2%. Накопление кетоновых тел в крови (кетоз) тормозит процесс расщепления триглициридов в жировых тканях, что может приводить к более интенсивному использованию углеводов. По изменению содержания кетоновых тел в крови и моче у спортсмена после выполнения физической работы определяют интенсивность использования липидов в процессе энергетического обмена, а по спектру их состава – уровень гликогена в печени.

БИОСИНТЕЗ ЖИРНЫХ КИСЛОТ Биосинтез различных жирных кислот, отличающихся по длине и структуре углеродной цепи и степени насыщенности, имеет существенные особенности. Это проявляется в химических превращениях субстратов, наборе ферментов, катализирующих эти превращения, а также во внутриклеточной локализации процесса синтеза. В отличие от окисления жирных кислот, биосинтез жирных кислот происходит не в митохондриях, а преимущественно в цитоплазме клеток. Первым метаболитом на пути синтеза жирных кислот является активная форма малоновой кислоты – малонил-КоА, которая образуется из ацетил-КоА с участием фермента ацетил-КоА-карбоксилазы: Непременным участником биосинтеза жирных кислот является низкомолекулярный ацилпереносящий белок (АПБ), с которым связан синтез жирных кислот. В начале АПБ взаимодействует с ацетил-КоА и малонил-КоА с образованием ацетил-S-АПБ и малонил-S-АПБ. Затем они реагируют между собой: Образовавшийся D-б-оксибутирил-S-АПБ превращается в кротонил-S-АПБ + Н2О, который при участии НАДФН2 превращается в бутирил-S-АПБ.

БИОСИНТЕЗ ЖИРНЫХ КИСЛОТ Бутирил-S-АПБ, содержащий уже четырехуглеродную цепь, продолжает удлиняться до образования одного из конечных продуктов, например, пальмитила-S-АПБ. Заключительной реакцией является отщепление АПБ с освобождением пальмитиновой кислоты, которая может превращаться в другие насыщенные жирные кислоты путем удлинения молекулы. Однако этот процесс имеет иную внутриклеточную локализацию: он происходит не в цитоплазме, а в митохондриях и эндоплазматической сети и катализируется другими ферментными системами. Из пальмитиновой и стеариновой кислот в организме могут быть синтезированы и мононенасыщенные жирные кислоты, например олеиновая. Такие полиненасыщенные кислоты, как линолевая и линоленовая, в организме человека не синтезируются. Следовательно, их источником может быть только пища, то есть они являются незаменимыми факторами питания. Синтез жирных кислот – энергопотребляющий процесс и требует притока энергии в форме АТФ и восстановленного НАДФ.

БИОСИНТЕЗ ТРИГЛИЦЕРИДОВ И ХОЛЕСТЕРИНА Основными специфическими предшественниками биосинтеза триглициридов являются глицерофосфат и активированные КоА жирные кислоты (ацетил-КоА). При взаимодействии глицерофосфата с ацил-КоА образуется промежуточный продукт – лизофосфатидная кислота. Лизофосфатидная кислота при участии фермента ацилтрансферазы взаимодействует со второй ацил-КоА и превращается в фосфатидную кислоту – промежуточный продукт в биосинтезе жиров и фосфатидов. Далее фосфатидная кислота при участии фермента фосфатазы превращается в диглицерид, который, взаимодействуя с третьей молекулой ацил-КоА при участии фермента ацилтрансферазы, превращается в молекулу триглицерида. Синтезированный таким образом специфический для организма жир откладывается в жировых депо и других тканях, например в скелетных мышцах, где он представлен в виде небольших запасов. БИОСИНТЕЗ ХОЛЕСТЕРИНА Холестерин в организме человека синтезируется практически во всех органов и тканях. Исходным веществом для его синтеза служит активная форма уксусной кислоты – ацетил-КоА. Синтез холестерина осуществляется в цитоплазме и в эндоплазматическом ретикулуме и требует наличия энергии в виде молекулы АТФ и НАДФН. Содержание холестерина в крови зависит от активности ряда ферментов и регулируется гормонами – инсулином и глюкагоном.

РЕАКЦИИ СИНТЕЗА ТРИГЛИЦЕРИДОВ

РЕГУЛЯЦИЯ ОБМЕНА ЛИПИДОВ Процессы регуляции обмена липидов как составной части общего обмена веществ в организме человека осуществляется нервной и эндокринной системами. Симпатическая нервная система тормозит синтез триглицеридов и усиливает распад (липолиз), а парасимпатическая система активирует синтез и способствует отложению жира. Процессы мобилизации и отложения жира контролируются эндокринной системой : Адреналин и норадреналин активируют распад триглицеридов в жировой ткани и увеличивают содержание свободных жирных кислот в крови. Поэтому любое длительное возбуждение симпатического отдела нервной системы (длительная мышечная деятельность, эмоциональное напряжение), приводящее к увеличению секреции адреналина и норадреналина, сопровождается истощением жирового депо и, как следствие, заметным похудением. Жиромобилизующим действием обладает соматотропный гормон, вырабатываемый передней долей гипофиза, а также тиреотропный гормон гипофиза и тироксин – гормон щитовидной железы. В связи с этим в периоды усиленного роста и при повышенной функции щитовидной железы (гипертиреозе) наблюдается исхудание, а при недостаточной функции щитовидной железы и гипофиза развивается ожирение. Снижение выработки соматотропного гормона гипофиза и половых гормонов приводит к стимуляции процесса синтеза жира и торможению липолиза, что приводит к ожирению. Адренокортикотропный гормон гипофиза (АГТГ) и вырабатываемые под его влиянием глюкокортикоиды (гормоны коры надпочечников), инсулин тормозят распад жира, т.к. способствуют отложению гликогена в печени и несколько повышают уровень глюкозы в крови. Процесс отложения жира и его мобилизация из жировых депо с последующим использованием в тканях осуществляется по принципу саморегуляции. Основой его является уровень глюкозы в крови или тканевой жидкости. Повышение концентрации глюкозы в крови уменьшает распад триглицеридов и активирует их синтез. При снижении концентрации глюкозы в крови синтез триглициридов тормозится, а расщепление их усиливается, в кровь из жировой ткани поступают свободные жирные кислоты. Взаимосвязь углеводного и липидного обмена в обеспечении энергетики организма: при избытке одного из источников энергии (глюкозы) происходит депонирование триглицеридов жировой ткани. При недостатке углеводов (гипогликемия) или недостаточном их использовании (сахарный диабет) триглицериды расщепляются и поставляют в кровь энергетический материал – свободные жирные кислоты.

НАРУШЕНИЕ ОБМЕНА ЛИПИДОВ Нарушения обмена липидов обусловлены различными причинами: - недостаточное качественное и количественное поступление липидов с пищей приводит к общему нарушению липидного обмена в организме. - гиповитаминоз жирорастворимых витаминов (А, D, Е, К). - снижение потребления с пищей растительного масла – основного источника ненасыщенных жирных кислот. - ухудшение переваривания и всасывания жиров, когда в кишечник не поступает желчь в достаточных количествах. - выделение желчи может тормозиться при многих заболеваниях печени (гепатите, циррозе) и желчного пузыря, при закупорке выводных протоков желчными камнями. - при недостаточной секреции липолитических ферментов. - количество липазы значительно уменьшается в кишечнике при опухолях поджелудочной железы и других заболеваниях. - всасывание жиров ослабевает при воспалении слизистой оболочки тонкой кишки, а также при усиленной перистальтике. - пониженное усвоение жиров приводит к значительному выделению их из организма.

ОЖИРЕНИЕ Одной из распространенных форм нарушения тканевого обмена жиров является ожирение. При ожирении усиливаются процессы синтеза жирных кислот и триглицеридов, что приводит к их накоплению и отложению в клетках. Люди с избыточным массой тела живут в среднем на 7 лет меньше, чем люди с нормальной массой тела. Люди с избыточным весом в 3-4 раза чаще умирают от болезней ССС, сахарного диабета. Причины ожирения: 1. Энергетический дисбаланс, когда количество энергии, поступающей в организм в виде пищи, значительно больше количества расходуемой энергии. 2. Нарушение липидного обмена, когда процессы синтеза жиров превышают их распад. 3. Гормональные нарушения. При ожирении рекомендуется диета с пониженной калорийностью: до 1750-1800 ккал.сут-1 вместо 2500-2700 ккал.сут.-1, рекомендуемых для здоровых людей. Снижение калорийности достигается в основном за счет уменьшения количества углеводов до 150 г.сут-1 при норме 450 г.сут-1. Количество белков, витаминов и минеральных солей остается неизменным. Одним из средств лечения ожирения в зависимости от состояния здоровья человека являются физические упражнения, выполняемые под наблюдением врача.

НАРУШЕНИЕ ОБМЕНА ХОЛЕСТЕРИНА Нарушение обмена холестерина вызывает одно из распространенных заболеваний – атеросклероз, что связано с устойчивым повышением холестерина в крови. При атеросклерозе в стенках сосудов откладываются липиды – в основном эфиры холестерина, в меньшем количестве – сфингомиелины. Отложение холестерина и других липидов, а также их солей в стенке сосудов приводит к ее перерождению, снижению эластичности и прочности стенок кровеносных сосудов. Могут образовываться также холестериновые бляшки, способные перекрывать просвет капилляров. Все это нарушает процессы кровообращения и обмена веществ между клетками и кровью. Поэтому данное заболевание связано не только с патологией артерий, но и с нарушением всего обмена веществ и нервного аппарата, регулирующего кровообращение и питание стенок кровеносных сосудов. При атеросклерозе уровень холестерина в крови повышается в 2-5 раз (до 5 г.л-1) по сравнению с нормой (1,5-2,5 г.л-1). Повышается также уровень б-липопротеидов. Причина данного явления обусловлена нарушением равновесия между количеством распавшегося и синтезированного холестерина в организме. С пищей в организм поступает около 0,2-0,5 г.сут-1 холестерина. Это количество не влияет на уровень холестерина в организме, поэтому основную роль в возникновении повышенного уровня холестерина играет эндогенный холестерин, содержание которого в организме может достигать 0,8-1,5 г.сут-1. Возникновению атеросклероза способствует избыточное потребление жиров и углеводов, а также усиленный синтез холестерина из ацетил-КоА. С возрастом содержание холестерина и его эфиров в крови повышается, что приводит к атеросклеротическим изменениям кровеносных сосудов у людей пожилого возраста. Атеросклероз вызывает такие заболевания как инсульт, инфаркт, атрофия конечностей. Занятия физическими упражнениями активизируют липидный обмен, способствуют выведению холестерина из организма, задерживают развитие возрастной гиперхолестеринемии и атеросклероза.

НАРУШЕНИЕ ОБМЕНА ХОЛЕСТЕРИНА Жировая дистрофия печени характеризуется накоплением в ней триглицеридов (жиров) и приводит к дегенеративным изменениям клеток печени. В этом случае содержание жира в печени может достигать 40-50% при норме 5%. Возникает ожирение печени (жировая инфильтрация), нарушаются ее функции В печени активно происходит синтез фосфолипидов из нейтральных жиров, фосфорной кислоты и азотистого основания – холина. Для образования холина необходимо поступление в организм с пищей достаточного количества аминокислоты метионина, являющегося донором метильных групп. При недостатке метильных групп нарушается синтез холина и последующее образование фосфолипидов, в результате чего в печени накапливается жир. Для синтеза фосфолипидов необходимы липотропные вещества, к которым относятся ненасыщенные жирные кислоты, входящие в состав растительных масел. Растительные масла содержат большое количество фосфолипидов и ненасыщенных жирных кислот, препятствующих избыточному накоплению холестерина, его отложению в сосудах и других тканях. Ненасыщенные жирные кислоты, являясь разобщителями окислительного фосфорилирования, ускоряют процессы окисления в митохондриях и тем самым регулируют избыточное отложение жиров. К липотропным факторам относятся также холин, метионин, инозит, серин, пиридоксальфосфат (витамин В6) – вещество, облегчающее декарбоксилирование серин-фосфатидов, донор метильных групп –метионин, фолиевая кислота и витамин В12, участвующие в переносе метильных групп, липокаин, образующийся в эпителии мелких протоков поджелудочной железы. Они активируют образование в печени фосфолипидов, предохраняя ее от ожирения.

ОБРАЗОВАНИЕ ХОЛЕСТЕРИНОВЫХ БЛЯШЕК

НАРУШЕНИЕ ХОЛЕСТЕРИНА УТОМЛЕНИЕ, вызываемое длительной мышечной деятельностью, приводит к угнетению образования фосфатидов в печени. Мобилизуемые из депо и доставляемые кровью жиры, не успевая расщепляться и преобразовываться в фосфолипиды, накапливаются в клетках печени, а при жировой инфильтрации клеток резко ослабляется функциональная деятельность печени. Предупреждение жировой инфильтрации достигается путем обогащения пищи холином, метионином, ненасыщенными жирными кислотами, витамином В15 – то есть липотропными веществами, способствующими синтезу фосфатидов. При недостатке липотропных веществ синтез фосфолипидов тормозится, а жирные кислоты используются для синтеза только триглицеридов, избыток которых и приводит к инфильтрации ими клеток печени. Для улучшения обмена липидов и предупреждения его нарушения используются аэробные физические нагрузки, которые активируют утилизацию жиров и предотвращают ожирение организма. С продуктами питания могут вноситься вещества, улучшающие биосинтетическую функцию печени, способствующие синтезу фосфолипидов и препятствующие отложению жира.

ОБМЕН ЖИРОВ ПРИ МЫШЕЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ Использование жиров для энергообеспечения мышечной деятельности зависит от ее интенсивности, длительности, уровня тренированности спортсмена, а также степени вовлечения в процессы сокращения при физической работе различных типов мышечных волокон. Устанавливается следующая закономерность: 1. Жиры используются в энергетике работающих мышц при длительных физических нагрузках умеренной интенсивности; они подключаются к энергообмену после существенного снижения уровня глюкозы в крови и запаса гликогена в мышцах. 2. С ростом тренированности на выносливость уменьшается скорость окисления углеводов и увеличивается скорость окисления жиров. Основными липидными энергетическими субстратами в метаболизме скелетных мышц при физических нагрузках на выносливость являются триглицериды (ТГ) мышц, а также триглицериды, свободные жирные кислоты (СЖК) и кетоновые тела. Из немышечных жировых источников наиболее значительную роль в энергетике мышц играют СЖК. Поступление их в мышцы и другие ткани зависит от скорости мобилизации (липолиза) жиров в жировых тканях, концентрации СЖК в плазме и скорости их транспорта в мышцы. Физические нагрузки усиливают липолиз жиров в жировой ткани. Уже после 30-минутной велоэргометрической нагрузки концентрация продуктов липолиза в жировых клетках увеличивается на 35-50%, а после 4-часового бега на тредмиле – более чем в 5-6 раз. Скорость липолиза в жировых клетках регулируется гормончувствительной липазой. В результате усиления мобилизации жиров в жировых клетках существенно повышается уровень СЖК и глицерина в крови. Высокая концентрация СЖК, а также изменение механизмов транспорта способствуют накоплению СЖК в скелетных мышцах и активируют ферменты окисления.

ОБМЕН ЖИРОВ ПРИ МЫШЕЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ Проникновение СЖК в МВ скелетных мышц осуществляется путем активного транспорта с участием переносчиков. После поступления в мышечные клетки СЖК используется в аэроном окислении для синтеза триглицеридов. Вклад жиров в энергетику мышечной деятельности возрастает по мере увеличения продолжительности мышечных нагрузок малой и умеренной интенсивности. Уже с начала выполнения такой работы и до тех пор, пока ее интенсивность не достигает уровня 60-70% МПК и начала накопления молочной кислоты, скорость мобилизации и утилизации СЖК повышается. При высокой интенсивности физических нагрузок скорость использования СЖК мышцами снижается, а скорость мобилизации ее продолжает оставаться высокой, в результате чего и концентрация СЖК в плазме остается повышенной. Существенный вклад в энергетику мышечной деятельности вносят внутримышечные ТГ. Они могут обеспечивать около 65% энергии, образующейся за счет окисления липидов. Скорость утилизации внутримышечных ТГ во время выполнения физических упражнений также зависит от интенсивности и продолжительности работы, от степени вовлечения в сократительную активность различных типов МВ. Наиболее высокая утилизация внутримышечных ТК происходит в быстросокращающихся окислительно-гликолитических МВ (тип IIА), средняя утилизация – в медленносокращающихся окислительных и практически отсутствует в быстросокращающихся гликолитических МВ (тип IIВ).

ОБМЕН ЖИРОВ ПРИ МЫШЕЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ Внутримышечная утилизация ТГ зависит от уровня тренированности. Установлено, что после 12-недельной тренировки, направленной на развитие выносливости, под действием 2-х- часовой велоэргометрической работы мощностью около 65 % МПК использование ТГ увеличивается в 2 раза, в то время как у нетренированных людей такая физическая нагрузка вызывает усиление использования ТГ мышц только на 20%. Связано это с тем, что под влиянием тренировки активность ферментов, участвующих в активации, транспорте и катаболизме жирных кислот, увеличивается. Отмечено двукратное повышение активности АТФ-зависимой пальмитил-КоА-синтетазы, карнитин-пальмитил-трансферазы и пальмитил-КоА-дегидрогеназы скелетных мышц. При тренировке повышается способность мышц синтезировать триглицериды, что приводит к повышению их внутримышечных запасов. Адреналин повышает активность липазы и мобилизацию жиров. Инсулин подавляет активность липазы и расщепления жиров. При физических нагрузках концентрация инсулина в крови снижаетс, что приводит к повышению мобилизации жира. Несмотря на то, что основными факторами, регулирующими липолиз в жировой ткани, являются гормональные воздействия, концентрация глюкозы также влияет на липолиз независимо от изменения содержания в плазме гормонов. Гипергликемия (10 ммоль.л-1) в одинаковой степени (на 32%) подавляет у здоровых людей скорость образования как СЖК, так и глицерина. Независимо от гормональных изменений глюкоза регулирует мобилизацию жиров путем угнетения липолиза. Подключение жиров к энергообмену взаимосвязано с запасами углеводов в организме. Жиры становятся основным энергетическим субстратом при истощении запасов гликогена и снижения уровня глюкозы в крови. Это наблюдается на 30-40-й минуте выполнения физических упражнений упражнений субмаксимальной аэробной мощности. Для ускорения подключения жиров к энергообеспечению мышечной детельности используются вещества – активаторы липолиза: кофеин (в недопинговых количествах),холин, фолиевая кислота, витамин В12,карнитин, фентоламин, пропранолол. Они ускоряют мобилизацию жиров, улучшают утилизацию кислорода тканями и сам процесс окисления жирных кислот.

ИЗМЕНЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ МЫШЕЧНЫХ ТРИГЛИЦЕРИДОВ (ТГ) У НЕТРЕНИРОВАННЫХ И ТРЕНИРОВАННЫХ ЛЮДЕЙ ПРИ ФИЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКЕ, НАПРАВЛЕННОЙ НА РАЗВИТИЕ ВЫНОСЛИВОСТИ

БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ