Обмен жиров

Значение жира для организма

В последние годы значительно изменился взгляд на значение жиров в жизнедеятельности человека. Оказалось, что жиры в организме человека быстро обновляются. Так, половина всего жира у взрослого обновляется в течение 5-9 дней, жир жировой ткани - 6 дней, а в печени - каждые 3 дня. После того как была установлена высокая скорость обновления жировых депо организма, жирам отводится большая роль в энергетическом обмене. Значение жиров в построении важнейших структур организма (например, оболочки клеток нервной ткани), в синтезе гормонов надпочечников, в защите организма от чрезмерной теплоотдачи, в транспортировке жирорастворимых витаминов уже давно хорошо известно.

Жир тела соответствует двум химическим и гистологическим категориям.

А - «существенный» жир, к которому относятся липиды, входящие в состав клеток. Они имеют определенный липидный спектр, а их количество составляет 2-5% от массы тела без жира. «Существенный» жир сохраняется в организме и при длительном голодании.

Б - «несущественный» жир (запасный, избыточный), находящийся в подкожной клетчатке, в желтом костном мозге и брюшной полости - в жировой клетчатке, расположенной около почек, яичников, в брыжейке и сальнике. Количество «несущественного» жира непостоянно: он или накапливается, или используется в зависимости от энергетических трат и характера питания. Исследования состава тела плодов разного возраста показали, что накопление жира в их организме происходит главным образом в последние месяцы беременности - после 25 нед гестации и в течение первого-второго года жизни. Накопление жира в этот период идет интенсивнее, чем накопление белка.

Динамика содержания белка и жира в структуре массы тела плода и ребенка

Такая интенсивность накопления жировой ткани в периоде самого критического роста и дифференцировки свидетельствует о ведущем использовании жира в качестве пластического материала, но не энергетического резерва. Это может быть иллюстрировано и данными по накоплению самого эссенциального пластического компонента жира - полиненасыщенных длинноцепочечных жирных кислот классов ωЗ и ω6, включающихся в мозговые структуры и определяющих функциональные свойства мозга и аппарата зрения.

Накопление ω-жирных кислот в ткани головного мозга плода и ребенка

Наименьшее количество жира наблюдается у детей в препубертатном периоде (6-9 лет). С началом полового созревания вновь наблюдается увеличение жировых запасов, причем в этот период уже имеются выраженные различия в зависимости от пола.

Одновременно с увеличением жировых запасов возрастает содержание гликогена. Таким образом, накапливаются запасы энергии для использования ее в начальном периоде постнатального развития.

Если переход глюкозы через плаценту и ее накопление в виде гликогена хорошо известны, то, по мнению большинства исследователей, жиры синтезируются только в организме плода. Через плаценту переходят только простейшие молекулы ацетата, которые могут быть исходными продуктами для синтеза жира. Об этом свидетельствует различное содержание жира в крови матери и ребенка в момент рождения. Так, например, содержание холестерина в крови матери составляет в среднем 7,93 ммоль/л (3050 мг/л), в ретроплацентарной крови - 6,89 (2650 мг/л), в пуповинной крови - 6,76 (2600 мг/л), а в крови ребенка - всего 2,86 ммоль/л (1100 мг/л), т. е. почти в 3 раза ниже, чем в крови матери. Сравнительно рано формируются системы кишечного переваривания и всасывания жиров. Они находят свое первое применение уже при начале заглатывания околоплодных вод - т. е. амниотрофном питании.

Сроки становления функций желудочно-кишечного тракта (сроки выявления и выраженность в процентах от аналогичной функции у взрослых)

Особенности обмена жиров в зависимости от возраста

Синтез жира происходит преимущественно в цитоплазме клеток по пути, обратному циклу распада жира по Кноопу-Линену. Синтез жирных кислот требует наличия гидрогенизированных никотинамидных ферментов (НАОР), особенно НАОР Н2. Так как главным источником НАОР Н2 является пентозный цикл распада углеводов, интенсивность образования жирных кислот будет зависеть от интенсивности пентозного цикла расщепления углеводов. Это подчеркивает тесную связь обмена жиров и углеводов. Существует образное выражение: «жиры горят в пламени углеводов».

На величину «несущественного» жира влияет характер вскармливания детей на первом году жизни и питание их в последующие годы. При грудном вскармливании масса тела детей и содержание жира у них несколько меньше, чем при искусственном. В то же время грудное молоко вызывает транзиторное повышение содержания холестерина в первый месяц жизни, что служит стимулом к более раннему синтезу липопротеинлипазы. Полагают, что это является одним из факторов, тормозящих развитие атероматоза в последующие годы. Избыточное же питание детей раннего возраста стимулирует образование в жировой ткани клеток, что в дальнейшем проявляется склонностью к ожирению.

Имеются различия и в химическом составе триглицеридов в жировой ткани у детей и взрослых. Так, у новорожденных в жире содержится относительно меньше олеиновой кислоты (69%) по сравнению со взрослыми (90%) и, наоборот, больше пальмитиновой кислоты (у детей - 29%, у взрослых - 8%), чем и объясняется более высокая точка плавления жиров (у детей - 43° С, у взрослых - 17,5° С). Это следует учитывать при организации ухода за детьми первого года жизни и при назначении им лекарственных препаратов для парентерального применения.

После рождения резко возрастает потребность в энергии для обеспечения всех жизненных функций. В то же время прекращается поступление питательных веществ из организма матери, а доставка энергии с пищей в первые часы и дни жизни оказывается недостаточной, не покрывающей даже потребности основного обмена. Поскольку в организме ребенка углеводных запасов хватает на относительно короткий период, новорожденный вынужден сразу же использовать и жировые запасы, что отчетливо проявляется повышением в крови концентрации неэстерифицированных жирных кислот (НЭЖК) при одновременном снижении концентрации глюкозы. НЭЖК являются транспортной формой жира.

Одновременно с возрастанием содержания НЭЖК в крови новорожденных через 12-24 ч начинает увеличиваться концентрация кетонов. Отмечается прямая зависимость уровня НЭЖК, глицерина, кетонов от энергетической ценности пищи. Если сразу же после рождения ребенку давать достаточное количество глюкозы, то содержание НЭЖК, глицерина, кетонов будет очень низким. Таким образом, новорожденный покрывает свои энергетические затраты в первую очередь за счет обмена углеводов. По мере увеличения количества молока, которое получает ребенок, повышения его энергетической ценности до 467,4 кДж (40 ккал/кг), что покрывает, по крайней мере, основной обмен, падает концентрация НЭЖК. Исследования показали, что увеличение содержания НЭЖК, глицерина и появление кетонов связаны с мобилизацией этих веществ из жировой ткани, а не представляют собой простое увеличение за счет поступающей пищи. Относительно других компонентов жиров - липидов, холестерина, фосфолипидов, липопротеинов - установлено, что их концентрация в крови пупочных сосудов у новорожденных очень низкая, но уже через 1-2 нед она возрастает. Это повышение концентрации нетранспортных фракций жира тесно связано с поступлением их с пищей. Это обусловлено тем, что в пище новорожденного - грудном молоке - высокое содержание жира. Исследования, проведенные у недоношенных детей, дали аналогичные результаты. Создается впечатление, что после рождения недоношенного ребенка продолжительность внутриутробного развития имеет меньшее значение, чем время, прошедшее после рождения. После начала кормления грудью принятые с пищей жиры подвергаются расщеплению и резорбции под влиянием липолитических ферментов желудочно-кишечного тракта и желчных кислот в тонкой кишке. В слизистой оболочке среднего и нижнего отделов тонкой кишки резорбируются жирные кислоты, мыла, глицерин, моно-, ди- и даже триглицериды. Резорбция может происходить как путем пиноцитоза маленьких жировых капелек клетками слизистой оболочки кишечника (размер хиломикрона менее 0,5 мкм), так и в виде образования водорастворимых комплексов с желчными солями и кислотами, холестериновыми эфирами. В настоящее время доказано, что жиры с короткой углеродной цепью жирных кислот (С 12) всасываются непосредственно в кровь системы v. portae. Жиры же с более длинной углеродной цепью жирных кислот поступают в лимфу и через общий грудной проток вливаются в циркулирующую кровь. Ввиду нерастворимости жиров в крови транспорт их в организме требует определенных форм. В первую очередь, происходит образование липопротеинов. Превращение хиломикронов в липопротеины происходит под влиянием фермента липопротеинлипазы («осветляющий фактор»), кофактором которой является гепарин. Под влиянием липопротеинлипазы осуществляется отщепление свободных жирных кислот из триглицеридов, которые связываются альбуминами и таким образом легко усваиваются. Известно, что α-липопротеины содержат 2/3 фосфолипидов и около 1/4 холестерина плазмы крови, β-липопротеины - 3/4 холестерина и 1/3 фосфолипидов. У новорожденных количество α-липопротеинов значительно больше, тогда как β-липопротеинов немного. Только к 4 мес соотношение α- и β-фракций липопротеинов приближается к нормальным для взрослого величинам (α-фракций липопротеинов - 20-25%, p-фракций липопротеинов - 75-80%). Это имеет определенное значение для транспорта фракций жира.

Между жировыми депо, печенью и тканями постоянно происходит обмен жиров. В первые дни жизни новорожденного содержание эстерифицированных жирных кислот (ЭЖК) не возрастает, тогда как концентрация НЭЖК значительно увеличивается. Следовательно, в первые часы и дни жизни снижена реэстерификация жирных кислот в стенке кишечника, что подтверждается также при нагрузке свободными жирными кислотами.

У детей первых дней и недель жизни нередко наблюдается стеаторея. Так, выделение общих липидов с калом у детей до 3 мес составляет в среднем около 3 г/сут, затем в возрасте 3-12 мес оно уменьшается до 1 г/сут. При этом в фекалиях снижается и количество свободных жирных кислот, что отражает лучшее всасывание жира в кишечнике. Таким образом, переваривание и всасывание жиров в желудочно-кишечном тракте в это время еще несовершенны, так как слизистая оболочка кишечника и поджелудочная железа претерпевают после рождения процесс функционального созревания. У недоношенных новорожденных активность липазы составляет всего 60-70% от активности, обнаруживаемой у детей старше 1 года, тогда как у доношенных новорожденных она более высокая - около 85%. У грудных детей активность липазы составляет почти 90%.

Однако только активность липазы еще не определяет всасывания жира. Другим важным компонентом, способствующим всасыванию жиров, являются желчные кислоты, которые не только активируют липолитические ферменты, но и непосредственно влияют на всасывание жира. Секреция желчных кислот имеет возрастные особенности. Например, у недоношенных новорожденных выделение желчных кислот печенью составляет лишь 15% того количества, которое образуется в период полного развития ее функции у детей 2 лет. У доношенных новорожденных эта величина повышается до 40%, а у детей первого года жизни она равна 70%. Это обстоятельство очень важно с точки зрения питания, поскольку половина потребности детей в энергии покрывается за счет жира. Поскольку речь идет о грудном молоке, переваривание и всасывание осуществляются весьма полно. У доношенных детей всасывание жиров из грудного молока происходит на 90-95%, у недоношенных несколько меньше - на 85%. При искусственном вскармливании указанные величины снижаются на 15-20%. Установлено, что ненасыщенные жирные кислоты усваиваются лучше, чем насыщенные.

Ткани человека могут расщеплять триглицериды до глицерина и жирных кислот и обратно их синтезировать. Расщепление триглицеридов происходит под влиянием тканевых липаз, проходя через промежуточные стадии ди- и моноглицерицов. Глицерин фосфорилируется и включается в гликолитическую цепь. Жирные кислоты подвергаются окислительным процессам, локализованным в митохондриях клеток, и подвергаются обмену в цикле Кноопа-Линена, суть которого состоит в том, что при каждом обороте цикла образуется одна молекула ацетилкоэнзима А и цепь жирной кислоты сокращается на два углеродных атома. Однако, несмотря на большой прирост энергии при расщеплении жиров, организм предпочитает использовать в качестве источника энергии углеводы, так как возможности аутокаталитической регуляции прироста энергии в цикле Кребса со стороны путей обмена углеводов больше, чем при обмене жиров.

При катаболизме жирных кислот происходит образование промежуточных продуктов - кетонов (β-оксимасляная кислота, ацетоуксусная кислота и ацетон). Их количество имеет определенное значение, так как углеводы пищи и часть аминокислот обладают антикетонными свойствами. Упрощенно кетогенность диеты можно выразить следующей формулой: (Жиры + 40% белков) / (Углеводы + 60% белков).

Если это соотношение превышает 2, то диета обладает кетонными свойствами.

Следует иметь в виду, что независимо от вида пищи существуют возрастные особенности, определяющие склонность к кетозу. Дети в возрасте от 2 до 10 лет особенно к нему предрасположены. Наоборот, новорожденные и дети первого года жизни более устойчивы к кетозу. Возможно, что физиологическое «созревание» активности ферментов, участвующих в кетогенезе, происходит медленно. Образование кетонов осуществляется преимущественно в печени. При накоплении кетонов возникает синдром ацетонемической рвоты. Рвота возникает внезапно и может продолжаться в течение нескольких дней и даже недель. При обследовании больных обнаруживается яблочный запах изо рта (ацетон), а в моче определяется ацетон. При этом в крови содержание сахара - в пределах нормы. Кетоацидоз свойствен также сахарному диабету, при котором обнаруживается гипергликемия и глюкозурия.

В отличие от взрослых, у детей имеются возрастные особенности липидограммы крови.

Возрастные особенности содержания жира и его фракций у детей

Как видно из таблицы, содержание общих липидов в крови повышается с возрастом: только в течение первого года жизни оно увеличивается почти в 3 раза. У новорожденных относительно высоко содержание (в процентах от общего количества жира) нейтральных липидов. На первом году жизни значительно возрастает содержание лецитина при относительной стабильности кефалина и лизолецитина.

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

Нарушение обмена жира

Нарушения обмена жира могут происходить на различных этапах его метаболизма. Хотя и редко, наблюдается синдром Шелдона-Рея - мальабсорбции жира, обусловленной отсутствием панкреатической липазы. Клинически это проявляется целиакоподобным синдромом со значительной стеатореей. Вследствие этого масса тела больных увеличивается медленно.

Обнаруживается и изменение эритроцитов вследствие нарушения структуры их оболочки и стромы. Подобное же состояние возникает после оперативных вмешательств на кишечнике, при которых резецируются его значительные участки.

Нарушение переваривания и всасывания жира наблюдается также при гиперсекреции хлористоводородной кислоты, которая инактивирует панкреатическую липазу (синдром Золлингера-Эллисона).

Из заболеваний, в основе которых лежит нарушение транспорта жира, известна абеталипопротеинемия - отсутствие β-липопротеинов. Клиническая картина этого заболевания сходна с таковой целиакии (диарея, гипотрофия и др.). В крови - низкое содержание жира (сыворотка прозрачна). Однако чаще наблюдаются различные гиперлипопротеинемии. Согласно классификации ВОЗ, различают пять типов: I - гиперхиломикронемия; II - гипер-β-липопротеинемия; III - гипер-β-гиперпре-β-липопротеинемия; IV - гиперпре-β-липопротеинемия; V - гиперпре-β-липопротеинемия и хиломикронемия.

Основные типы гиперлипидемий

В зависимости от изменения сыворотки крови при гиперлипидемиях и содержания фракций жира их можно различать по прозрачности.

В основе I типа лежит дефицит липопротеинлипазы, в сыворотке крови содержится большое количество хиломикронов, вследствие чего она мутная. Нередко обнаруживаются ксантомы. Больные часто страдают панкреатитом, сопровождающимся приступами острых болей в животе, обнаруживается и ретинопатия.

II тип характеризуется повышением в крови содержания β-липопротеинов низкой плотности с резким увеличением уровня холестерина и нормальным или слегка повышенным содержанием триглицеридов. Клинически нередко обнаруживаются ксантомы на ладонях, ягодицах, периорбитальные и др. Рано развивается артериосклероз. Некоторые авторы выделяют два подтипа: IIА и IIВ.

III тип - повышение так называемых флотирующих β-липопротеинов, высокое содержание холестерина, умеренное повышение концентрации триглицеридов. Нередко обнаруживаются ксантомы.

IV тип - повышение содержания пре-β-липопротеинов с увеличением триглицеридов, нормальным или слегка повышенным содержанием холестерина; хиломикронемия отсутствует.

V типу свойственно повышение липопротеинов низкой плотности с уменьшением очистки плазмы от пищевых жиров. Заболевание клинически проявляется болями в животе, хроническим рецидивирующим панкреатитом, гепатомегалией. Этот тип у детей встречается редко.

Гиперлипопротеинемии чаще являются генетически обусловленными заболеваниями. Их относят к нарушению переноса липидов, и список этих заболеваний становится все более полным.

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

Болезни системы транспортировки липидов

• Семейные:
  • гиперхолестеринемия;
  • нарушения синтеза апо-В-100;
  • комбинированные гиперлипидемии;
  • гиперапо-β-липротеинемия;
  • дис-β-липопротеинемия;
  • фитостеролемия;
  • гипертриглицеридемия;
  • гиперхиломикронемия;
  • типа 5-гиперлипопротеинемии;
  • гипер-α-липопротеинемия типа болезни Tangier;
  • недостаточность лецитин/холестерин ацилтрансферазы;
  • ан-α-липопротеинемия.
• Абеталипопротеинемия.
• Гипобеталипопротеинемия.

Однако часто эти состояния развиваются вторично при различных заболеваниях (красная волчанка, панкреатит, сахарный диабет, гипотиреоз, нефриты, холестатические желтухи и др.). Они ведут к раннему поражению сосудов - артериосклерозу, раннему формированию ишемической болезни сердца, опасности развития кровоизлияний в головной мозг. В течение последних десятилетий постоянно растет внимание к детским истокам хронических сердечно-сосудистых заболеваний взрослого периода жизни. Описано, что и у молодых людей наличие нарушений липидного транспорта может приводить к формированию атеросклеротических изменений в сосудах. Одними из первых исследователей этой проблемы в России были В. Д. Цинзерлинг и М. С. Маслов.

Наряду с этим известны и внутриклеточные липоидозы, среди которых у детей наиболее часто встречаются болезнь Нимана-Пика и болезнь Гоше. При болезни Нимана-Пика наблюдается отложение в клетках ретикулоэндотелиальной системы, в костном мозге сфингомиелина, а при болезни Гоше - гексозоцереброзидов. Одним из главных клинических проявлений этих заболеваний служит спленомегалия.

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