Биохимия человека Том 1 - Марри Р. 1993

Биоэнергетика и метаболизм углеводов и липидов
Регуляция метаболизма липидов и источники энергии в тканях
Экономика углеводного и липидного обмена в организме - Голодание

У животных, получающих богатую углеводами пищу, окисление жирных кислот понижается. При переходе животного от сытого состояния к голоданию количество доступной глюкозы снижается, и для поддержания уровня глюкозы в крови начинает расходываться гликоген печени. Концентрация инсулина в крови падает, а концентрация глюкагона возрастает.

В жировой ткани уменьшается утилизация глюкозы и снижается ингибирующее действие инсулина на липолиз, жир мобилизуется в виде свободных жирных кислот и глицерола. Свободные жирные кислоты переносятся в другие ткани, где они либо окисляются, либо эстерифицируются. Глицерол после активации (превращения в глицерол-3-фосфат) поступает в углеводный пул (в основном в печени и почках). Во время перехода от сытого состояния к голоданию эндогенное образование глюкозы (из аминокислот и глицерола) отстает от ее использования и окисления, запасы гликогена в печени истощаются и концентрация глюкозы в крови падает. Мобилизация жира возрастает в течение нескольких часов, затем содержание свободных жирных кислот в плазме и глюкозы в крови стабилизируется на уровне, характерном для состояния голодания (0,7—0,8 мкмоль∙мл^-1 и 60—70 мг/100 мл соответственно). Можно полагать, что при этом уровне глюкозы в крови животного ее поступление в ткани обеспечивает потребности утилизации и окисления. Компенсаторное увеличение окисления жирных кислот и кетоновых тел позволяет снизить уровень окисления глюкозы. Наступившее неустойчивое равновесие может нарушаться в результате роста потребности в глюкозе или при нарушении процессов утилизации; в таком случае происходит дальнейшая мобилизация жиров. Обеспечение организма глицеролом является важной функцией жировой ткани, поскольку только этот источник углеводов (наряду с углеводами, образующимися из белков при глюконеогенезе) может обеспечить голодающий организм глюкозой, необходимой для тех процессов, при осуществлении которых субстратом может служить только глюкоза. У человека при длительном голодании глюконеогенез из белков снижается из-за уменьшения высвобождения аминокислот, особенно аланина, из мышц. Это совпадает по времени с адаптацией мозга, в результате которой он оказывается способным компенсировать окисление глюкозы примерно на 50% за счет окисления кетонов.

Регуляция высвобождения свободных жирных кислот из жировой ткани при голодании по принципу обратной связи может осуществляться путем прямого воздействия кетоновых тел и свободных жирных кислот на поджелудочную железу, в результате которого возрастает образование инсулина. Мобилизация свободных жирных кислот обычно превышает потребности окислительных процессов, поскольку даже в период голодания значительная доля этих кислот подвергается эстерификации. Поскольку клетки печени поглощают и эстерифицируют значительную часть свободных жирных кислот, она выполняет регуляторную роль путем выведения избытка свободных жирных кислот из системы кровообращения. Если организм получает достаточное количество углеводов, большая часть свободных жирных кислот в печени эстерифицируется и в конечном счете транспортируется из нее в составе ЛПОНП и используется в других тканях. Однако при увеличении притока свободных жирных кислот возможен и альтернативный путь — кетогенез, позволяющий печени продолжать ретранспортировать большую часть поглощенных ею жирных кислот в форме, удобной для усвоения их внепеченочными тканями.

Большинство рассмотренных положений отражено на рис. 28.8. Следует отметить, что функционирует углеводный цикл, включающий высвобождение глицерола из жировой ткани, его превращение в печени в глюкозу и перенос последней обратно в жировую ткань. Другой цикл, липидный, включает высвобождение свободных жирных кислот из жировой ткани, перенос их в печень, эстерификацию и возврат в жировую ткань в составе ЛПОНП.

Литература

Cohen Р. Control of Enzyme Activity, 2nd ed. Chapman and Hall, 1983.

Heu L., Van de Werve G. (eds). Short-Term Regulation of Liver Metabolism. Elsevier/North Holland, 1981.

Laker M. E., Mayes P. A. Investigation into the direct effects of insulin on hepatic ketohenesis, lipoprotein secretion and pyruvate dehydrogenase activity, Biochim. Biophys. Acta, 1984, 795, 4.

Mayes P. A., Laker M. E. Regulation of ketogenesis in the liver, Biochem. Soc. Trans., 1981, 9, 339.

McGarry J. D., Foster D. W. Regulation of hepatic fatty acid oxidation and ketone body production, Annu. Rev. Biochem., 1980, 49, 395.

Siess E. A., Kientsch-Engel R.L, Wieland О. H. Concentration of free oxaloacetate in the mitohondrial compartment of isolated liver cells. Biochem. I. 1984, 218, 171.

Wakil S. J., Stoops J. K., Joshi V. C. Fatty acid synthesis and its regulation, Annu. Rev. Biochem., 1983, 52, 537.

Zorzano A. et al. Effects of starvation and exercise on concentrations of citrate, hexose phosphates and glycogen in skeletal muscle and heart: Evidence for selective operation of the glucose-fatty acid cycle, Biochem. J., 1985, 232, 585.