Обмін жирів

Метаболізм жирів включає метаболізм нейтральних жирів, фосфатидів, гліколіпідів, холестерину та стероїдів. Така велика кількість компонентів, що входять до поняття жирів, надзвичайно ускладнює опис особливостей їх метаболізму. Однак їхня загальна фізико-хімічна властивість – низька розчинність у воді та добра розчинність в органічних розчинниках – дозволяє одразу підкреслити, що транспорт цих речовин у водних розчинах можливий лише у вигляді комплексів з білком або солями жовчних кислот або у вигляді мил.

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

Важливість жиру для організму

В останні роки погляд на значення жирів у житті людини суттєво змінився. Виявилося, що жири в організмі людини швидко оновлюються. Так, половина всього жиру у дорослої людини оновлюється протягом 5-9 днів, жир у жировій тканині – 6 днів, а в печінці – кожні 3 дні. Після того, як встановилася висока швидкість оновлення жирових депо в організмі, жирам відводиться велика роль в енергетичному обміні. Значення жирів у побудові найважливіших структур організму (наприклад, оболонки клітин нервової тканини), у синтезі гормонів надниркових залоз, у захисті організму від надмірних втрат тепла, у транспортуванні жиророзчинних вітамінів давно добре відомо.

Жирові відкладення в організмі відповідають двом хімічним та гістологічним категоріям.

А – «незамінний» жир, до якого належать ліпіди, що входять до складу клітин. Вони мають певний ліпідний спектр, а їх кількість становить 2-5% від маси тіла без жиру. «Незамінний» жир зберігається в організмі навіть під час тривалого голодування.

B – «незамінний» жир (резервний, надлишковий), розташований у підшкірній клітковині, у жовтому кістковому мозку та черевній порожнині – у жировій клітковині, розташованій поблизу нирок, яєчників, у брижі та сальнику. Кількість «незамінного» жиру не є постійною: він або накопичується, або використовується залежно від витрат енергії та характеру харчування. Дослідження складу тіла плодів різного віку показали, що накопичення жиру в їхньому організмі відбувається переважно в останні місяці вагітності – після 25 тижнів гестації та протягом першого-другого року життя. Накопичення жиру в цей період відбувається інтенсивніше, ніж накопичення білка.

Динаміка вмісту білка та жиру в структурі маси тіла плода та дитини

Маса тіла плода або дитини, г	Білок, %	Жир, %	Білок, г	Жир, 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 рік

Така інтенсивність накопичення жирової тканини в період найкритичнішого росту та диференціації свідчить про провідне використання жиру як пластичного матеріалу, але не як енергетичного резерву. Це можна проілюструвати даними про накопичення найважливішого пластичного компонента жиру – поліненасичених довголанцюгових жирних кислот класів ω3 та ω6, які входять до складу структур мозку та визначають функціональні властивості мозку та зорового апарату.

Накопичення ω-жирних кислот у тканині мозку плода та дитини

Жирні кислоти	До народження, мг/тиждень	Після народження, мг/тиждень
Всього ω6	31	78
18:2	1	2
20:4	19 років	45
Загальний ω3	15	4
18:3	181	149

Найменша кількість жиру спостерігається у дітей у препубертатному періоді (6-9 років). З початком статевого дозрівання знову спостерігається збільшення жирових запасів, і в цей час вже спостерігаються виражені відмінності залежно від статі.

Разом зі збільшенням запасів жиру збільшується вміст глікогену. Таким чином, накопичуються енергетичні запаси для використання в початковий період постнатального розвитку.

Хоча проходження глюкози через плаценту та її накопичення у вигляді глікогену добре відомі, більшість дослідників вважають, що жири синтезуються лише у плода. Через плаценту проходять лише найпростіші молекули ацетату, які можуть бути вихідними продуктами для синтезу жирів. Про це свідчить різний вміст жиру в крові матері та дитини на момент народження. Наприклад, вміст холестерину в крові матері в середньому становить 7,93 ммоль/л (3050 мг/л), у ретроплацентарній крові - 6,89 (2650 мг/л), у пуповинній крові - 6,76 (2600 мг/л), а в крові дитини - лише 2,86 ммоль/л (1100 мг/л), тобто майже в 3 рази нижче, ніж у крові матері. Кишкові системи травлення та всмоктування жирів формуються порівняно рано. Вони знаходять своє перше застосування вже на початку заковтування навколоплідних вод - тобто амніотрофного живлення.

Час розвитку функцій шлунково-кишкового тракту (час виявлення та тяжкість у відсотках від тієї ж функції у дорослих)

Перетравлення жиру	Перша ідентифікація ферменту або функції, тиждень	Функціональний вираз у відсотках від дорослої людини
Сублінгвальна ліпаза	30	Більше 100
Панкреатична ліпаза	20	5-10
Панкреатична коліпаза	Невідомо	12
Жовчні кислоти	22	50
Абсорбція тригліцеридів середнього ланцюга	Невідомо	100
Абсорбція довголанцюгових тригліцеридів	Невідомо	90

Особливості жирового обміну залежно від віку

Синтез жирів відбувається переважно в цитоплазмі клітин за шляхом, зворотним циклу розщеплення жирів Кнупа-Лінена. Синтез жирних кислот вимагає присутності гідрогенізованих нікотинамідних ферментів (HAOP), особливо HAOP H2. Оскільки основним джерелом HAOP H2 є пентозний цикл розщеплення вуглеводів, інтенсивність утворення жирних кислот залежатиме від інтенсивності пентозного циклу розщеплення вуглеводів. Це підкреслює тісний зв'язок між жировим та вуглеводним обміном. Існує образний вираз: «жири горять у полум'ї вуглеводів».

На кількість «незамінних» жирів впливає характер годування дітей у перший рік життя та їх харчування в наступні роки. При грудному вигодовуванні маса тіла дітей та вміст у них жиру дещо менші, ніж при штучному вигодовуванні. Водночас грудне молоко викликає тимчасове підвищення вмісту холестерину в перший місяць життя, що служить стимулом для більш раннього синтезу ліпопротеїнліпази. Вважається, що це один із факторів, що гальмують розвиток атероматозу в наступні роки. Надмірне харчування дітей раннього віку стимулює утворення клітин у жировій тканині, що згодом проявляється схильністю до ожиріння.

Також існують відмінності в хімічному складі тригліцеридів у жировій тканині дітей та дорослих. Так, жир новонароджених містить відносно менше олеїнової кислоти (69%) порівняно з дорослими (90%) і, навпаки, більше пальмітинової кислоти (у дітей – 29%, у дорослих – 8%), що пояснює вищу температуру плавлення жирів (у дітей – 43°C, у дорослих – 17,5°C). Це слід враховувати при організації догляду за дітьми першого року життя та при призначенні їм препаратів для парентерального застосування.

Після народження різко зростає потреба в енергії для забезпечення всіх життєво важливих функцій. Водночас припиняється надходження поживних речовин з організму матері, а надходження енергії з їжею в перші години та дні життя є недостатнім, не покриваючи навіть потреб основного обміну. Оскільки в організмі дитини достатньо запасів вуглеводів на відносно короткий період, новонароджений змушений негайно використовувати жирові запаси, що яскраво проявляється збільшенням концентрації неестерифікованих жирних кислот (НЕЖК) у крові з одночасним зниженням концентрації глюкози. НЕЖК є транспортною формою жиру.

Одночасно зі збільшенням вмісту НЕЖК у крові новонароджених, концентрація кетонів починає зростати через 12-24 години. Спостерігається пряма залежність рівня НЕЖК, гліцерину, кетонів від енергетичної цінності їжі. Якщо дитині одразу після народження давати достатню кількість глюкози, вміст НЕЖК, гліцерину, кетонів буде дуже низьким. Таким чином, новонароджений покриває свої енергетичні витрати переважно за рахунок вуглеводного обміну. Зі збільшенням кількості молока, яке отримує дитина, його енергетична цінність зростає до 467,4 кДж (40 ккал/кг), що покриває принаймні основний обмін, концентрація НЕЖК падає. Дослідження показали, що збільшення вмісту НЕЖК, гліцерину та поява кетонів пов'язані з мобілізацією цих речовин з жирової тканини, а не являють собою просте збільшення за рахунок надходження їжі. Щодо інших компонентів жирів - ліпідів, холестерину, фосфоліпідів, ліпопротеїнів - встановлено, що їх концентрація в крові пупкових судин новонароджених дуже низька, але через 1-2 тижні вона зростає. Таке збільшення концентрації нетранспортних фракцій жиру тісно пов'язане з їх надходженням з їжею. Це пов'язано з тим, що їжа новонародженого - грудне молоко - має високий вміст жиру. Дослідження, проведені на недоношених дітях, дали подібні результати. Здається, що після народження недоношеної дитини тривалість внутрішньоутробного розвитку має менше значення, ніж час, що минув після народження. Після початку грудного вигодовування жири, що приймаються з їжею, підлягають розщепленню та резорбції під впливом ліполітичних ферментів шлунково-кишкового тракту та жовчних кислот у тонкому кишечнику. Жирні кислоти, мила, гліцерин, моно-, ди- та навіть тригліцериди резорбуються в слизовій оболонці середнього та нижнього відділів тонкого кишечника. Резорбція може відбуватися як шляхом піноцитозу дрібних крапельок жиру клітинами слизової оболонки кишечника (розмір хіломікронів менше 0,5 мкм), так і у вигляді утворення водорозчинних комплексів з солями та кислотами жовчних кислот, ефірами холестерину. Наразі доведено, що жири з коротким вуглецевим ланцюгом жирних кислот (C 12) всмоктуються безпосередньо в кров через систему v. portae. Жири з довшим вуглецевим ланцюгом жирних кислот потрапляють у лімфу та через загальну грудну протоку потрапляють у циркулюючу кров. Через нерозчинність жирів у крові їх транспорт в організмі вимагає певних форм. Перш за все, утворюються ліпопротеїни. Перетворення хіломікронів на ліпопротеїни відбувається під впливом ферменту ліпопротеїнліпази («фактор освітлення»), кофактором якого є гепарин. Під впливом ліпопротеїнліпази вільні жирні кислоти розщеплюються від тригліцеридів, які зв'язуються альбумінами і таким чином легко всмоктуються. Відомо, що α-ліпопротеїни містять 2/3 фосфоліпідів і близько 1/4 холестерину плазми крові,β-ліпопротеїни – 3/4 холестерину та 1/3 фосфоліпідів. У новонароджених кількість α-ліпопротеїнів значно вища, тоді як β-ліпопротеїнів мало. Лише до 4 місяців співвідношення α- та β-фракцій ліпопротеїнів наближається до нормальних значень для дорослої людини (α-фракції ліпопротеїнів – 20-25%, p-фракції ліпопротеїнів – 75-80%). Це має певне значення для транспорту жирових фракцій.

Обмін жирів постійно відбувається між жировими депо, печінкою та тканинами. У перші дні життя новонародженого вміст естерифікованих жирних кислот (ЕЖК) не збільшується, тоді як концентрація НЕЖК значно зростає. Отже, в перші години та дні життя реестерифікація жирних кислот у стінці кишечника знижується, що також підтверджується навантаженням вільними жирними кислотами.

Стеаторея часто спостерігається у дітей перших днів і тижнів життя. Так, екскреція загальних ліпідів з калом у дітей до 3 місяців становить в середньому близько 3 г/добу, потім у віці 3-12 місяців вона зменшується до 1 г/добу. Водночас зменшується і кількість вільних жирних кислот у калі, що відображає краще всмоктування жирів у кишечнику. Таким чином, перетравлення та всмоктування жирів у шлунково-кишковому тракті в цей час ще недосконале, оскільки слизова оболонка кишечника та підшлункова залоза після народження проходять процес функціонального дозрівання. У недоношених дітей активність ліпази становить лише 60-70% від активності, виявленої у дітей старше 1 року, тоді як у доношених новонароджених вона вища - близько 85%. У немовлят активність ліпази становить майже 90%.

Однак, сама по собі активність ліпази не визначає засвоєння жирів. Ще одним важливим компонентом, що сприяє засвоєнню жирів, є жовчні кислоти, які не тільки активують ліполітичні ферменти, але й безпосередньо впливають на засвоєння жирів. Секреція жовчних кислот має вікові особливості. Наприклад, у недоношених дітей секреція жовчних кислот печінкою становить лише 15% від кількості, яка утворюється в період повного розвитку її функції у дітей віком від 2 років. У доношених дітей це значення зростає до 40%, а у дітей першого року життя – до 70%. Ця обставина дуже важлива з точки зору харчування, оскільки половина енергетичних потреб дітей покривається жирами. Оскільки мова йде про грудне молоко, травлення та засвоєння досить повні. У доношених дітей засвоєння жирів з грудного молока відбувається на 90-95%, у недоношених – дещо менше – на 85%. При штучному вигодовуванні ці значення знижуються на 15-20%. Встановлено, що ненасичені жирні кислоти засвоюються краще, ніж насичені.

Тканини людини можуть розщеплювати тригліцериди до гліцерину та жирних кислот і синтезувати їх назад. Розщеплення тригліцеридів відбувається під впливом тканинних ліпаз, проходячи проміжні стадії ди- та моногліцеридів. Гліцерин фосфорилюється та включається в гліколітичний ланцюг. Жирні кислоти зазнають окислювальних процесів, локалізованих у мітохондріях клітин, та обмінюються в циклі Кнупа-Лінена, суть якого полягає в тому, що з кожним витком циклу утворюється одна молекула ацетил-коферменту А, а ланцюг жирних кислот відновлюється на два атоми вуглецю. Однак, незважаючи на велике збільшення енергії під час розщеплення жирів, організм воліє використовувати вуглеводи як джерело енергії, оскільки можливості автокаталітичної регуляції зростання енергії в циклі Кребса з боку шляхів вуглеводного обміну більші, ніж у метаболізмі жирів.

Під час катаболізму жирних кислот утворюються проміжні продукти – кетони (β-гідроксимасляна кислота, ацетооцтова кислота та ацетон). Їх кількість має певне значення, оскільки вуглеводи в їжі та деякі амінокислоти мають антикетонові властивості. Спрощено кажучи, кетогенність раціону можна виразити такою формулою: (Жири + 40% білків) / (Вуглеводи + 60% білків).

Якщо це співвідношення більше 2, то дієта має кетонові властивості.

Слід враховувати, що незалежно від виду їжі, існують вікові особливості, які визначають схильність до кетозу. Особливо схильні до нього діти віком від 2 до 10 років. Навпаки, новонароджені та діти першого року життя більш стійкі до кетозу. Можливо, що фізіологічне «дозрівання» активності ферментів, що беруть участь у кетогенезі, відбувається повільно. Кетони утворюються переважно в печінці. При накопиченні кетонів виникає ацетонічний блювотний синдром. Блювання виникає раптово і може тривати кілька днів і навіть тижнів. При обстеженні пацієнтів виявляється яблучний запах з рота (ацетон), а також ацетон у сечі. При цьому вміст цукру в крові знаходиться в межах норми. Кетоацидоз також характерний для цукрового діабету, при якому виявляється гіперглікемія та глюкозурія.

На відміну від дорослих, у дітей є вікові особливості ліпідного профілю крові.

Вікові особливості вмісту жиру та його фракцій у дітей

Індикатор	Новонароджений			Немовля G 1-12 місяців	Діти від 2 років
	1 година	24 год.	6-10 днів		До 14 років
Загальні ліпіди, г/л	2.0	2.21	4.7	5.0	6.2
Тригліцериди, ммоль/л	0,2	0,2	0,6	0,39	0,93
Загальний холестерин, ммоль/л	1.3	-	2.6	3.38	5.12
Ефективно зв'язаний холестерин, % від загальної кількості	35,0	50,0	60,0	65,0	70,0
НЕЖК, ммоль/л	2,2	2.0	1,2	0,8	0,45
Фосфоліпіди, ммоль/л	0,65	0,65	1.04	1.6	2.26
Лецитин, г/л	0,54	-	0,80	1.25	1.5
Кефалін, г/л	0,08	-	-	0,08	0,085

Як видно з таблиці, вміст загальних ліпідів у крові зростає з віком: лише протягом першого року життя він збільшується майже в 3 рази. Новонароджені мають відносно високий вміст (у відсотках від загального жиру) нейтральних ліпідів. Протягом першого року життя вміст лецитину значно зростає при відносній стабільності цефаліну та лізолецитину.

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

Порушення жирового обміну

Порушення метаболізму жирів можуть виникати на різних стадіях його метаболізму. Хоча й рідко, спостерігається синдром Шелдона-Рея – порушення всмоктування жирів, спричинене відсутністю панкреатичної ліпази. Клінічно це проявляється целіакоподібним синдромом зі значною стеатореєю. В результаті маса тіла пацієнтів збільшується повільно.

Зміни еритроцитів виявляються також через порушення структури їхньої мембрани та строми. Подібний стан виникає після хірургічних втручань на кишечнику, під час яких резекціюються значні його ділянки.

Порушення травлення та всмоктування жирів спостерігається також при гіперсекреції соляної кислоти, яка інактивує панкреатичну ліпазу (синдром Золлінгера-Еллісона).

Серед захворювань, в основі яких лежить порушення транспорту жирів, відома абеталіпопротеїнемія – відсутність β-ліпопротеїнів. Клінічна картина цього захворювання подібна до целіакії (діарея, гіпотрофія тощо). У крові – низький вміст жиру (сироватка прозора). Однак частіше спостерігаються різні гіперліпопротеїнемії. Згідно з класифікацією ВООЗ, виділяють п’ять типів: I – гіперхіломікронемія; II – гіпер-β-ліпопротеїнемія; III – гіпер-β-гіперпре-β-ліпопротеїнемія; IV – гіперпре-β-ліпопротеїнемія; V – гіперпре-β-ліпопротеїнемія та хіломікронемія.

Основні типи гіперліпідемії

Індикатори	Тип гіперліпідемії
	Я	IIA	IIv	III	IV	В
Тригліцериди	Збільшено		Збільшено		Збільшено	↑
Хіломікрони						↑
Загальний холестерин		Збільшено	Збільшено
Ліпопротеїнліпаза	Зменшений
Ліпопротеїни		Збільшено	Збільшено	Збільшено
Ліпопротеїни дуже низької щільності			Збільшено		Збільшено	↑

Залежно від змін у сироватці крові при гіперліпідемії та вмісті жирових фракцій, їх можна розрізнити за прозорістю.

Тип I має основу в дефіциті ліпопротеїнліпази, сироватка крові містить велику кількість хіломікронів, внаслідок чого вона каламутна. Часто виявляються ксантоми. Хворі часто страждають на панкреатит, що супроводжується нападами гострого болю в животі, також виявляється ретинопатія.

II тип характеризується збільшенням вмісту в крові β-ліпопротеїнів низької щільності з різким підвищенням рівня холестерину та нормальним або незначно підвищеним вмістом тригліцеридів. Клінічно часто виявляються ксантоми на долонях, сідницях, періорбітальній області тощо. Артеріосклероз розвивається рано. Деякі автори виділяють два підтипи: IIA та IIB.

III тип – збільшення так званих флотуючих β-ліпопротеїнів, високий рівень холестерину, помірне підвищення концентрації тригліцеридів. Часто виявляються ксантоми.

Тип IV – підвищений рівень пре-β-ліпопротеїнів зі збільшеними тригліцеридами, нормальним або незначно підвищеним рівнем холестерину; хіломікронемія відсутня.

Тип V характеризується збільшенням ліпопротеїнів низької щільності зі зниженням кліренсу плазми від харчових жирів. Захворювання клінічно проявляється болем у животі, хронічним рецидивуючим панкреатитом та гепатомегалією. Цей тип рідко зустрічається у дітей.

Гіперліпопротеїнемії частіше є генетично зумовленими захворюваннями. Їх класифікують як порушення транспорту ліпідів, і список цих захворювань стає дедалі повнішим.

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

Захворювання системи транспорту ліпідів

• Родина:
  • гіперхолестеринемія;
  • порушення синтезу апо-B-100;
  • комбінована гіперліпідемія;
  • гіпераполіпо-β-ліпопротеїнемія;
  • дис-β-ліпопротеїнемія;
  • фітостеролемія;
  • гіпертригліцеридемія;
  • гіперхіломікронемія;
  • гіперліпопротеїнемія 5 типу;
  • гіпер-α-ліпопротеїнемія типу хвороби Танжера;
  • дефіцит лецитину/холестеринацилтрансферази;
  • α-ліпопротеїнемія.
• Абеталіпопротеїнемія.
• Гіпобеталіпопротеїнемія.

Однак ці стани часто розвиваються вторинно на тлі різних захворювань (червоний вовчак, панкреатит, цукровий діабет, гіпотиреоз, нефрит, холестатична жовтяниця тощо). Вони призводять до раннього ураження судин – артеріосклерозу, раннього формування ішемічної хвороби серця, ризику розвитку крововиливів у мозок. Протягом останніх десятиліть постійно зростає увага до дитячого походження хронічних серцево-судинних захворювань у дорослому віці. Описано, що навіть у молодих людей наявність порушень транспорту ліпідів може призвести до формування атеросклеротичних змін у судинах. Серед перших дослідників цієї проблеми в Росії були В. Д. Цинзерлінг та М. С. Маслов.

Поряд з цим, відомі також внутрішньоклітинні ліпоїдози, серед яких у дітей найчастіше зустрічаються хвороба Німана-Піка та хвороба Гоше. При хворобі Німана-Піка сфінгомієлін відкладається в клітинах ретикулоендотеліальної системи та в кістковому мозку, а при хворобі Гоше — гексозецереброзиди. Одним з основних клінічних проявів цих захворювань є спленомегалія.

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