Вопрос 2. Липиды, синтезированные в печени (эндогенные), транспортируются в форме лпонп и ЛПВП

Одновременно в печени интенсивно протекает синтез липидов из изначальных субстратов (уксусной кислоты, глицерола, жирных кислот и т.д.). Транспорт новосинтезированных липидов из печени в кровь, а оттуда - к органам и тканям осуществляют два других типа липопротеиновых частиц, формирующихся в печени - липопротеины очень низкой плотности (ЛПОНП) и липопротеины высокой плотности (ЛПВП). Принципы устройства этих частиц аналогичны таковым у хиломикронов. Разница состоит в том, что размеры ЛПОНП и ещё более - ЛПВП меньше, чем у хиломикронов. Доля белкового компонента в их составе выше (10,4% и 48,8% от массы частицы соответственно), а содержание триацилглицеролов - ниже (31,4% и 1,8% от массы соответственно). Вследствие этого плотность ЛПОНП и ЛПВП выше, чем у хиломикронов.

Ферменты обмена липопротеинов

Липопротеины, содержащие апо В-100. Главным липидным компонентом ЛПОНП являются триацилглицеролы. Однако, в отличие от хиломикронов, эти триацилглицеролы синтезируются в клетках печени. Поэтому они называются эндогенными, в то время как в составе хиломикронов - экзогенными (поступившими с пищей). Основной функцией липопротеинов, содержащих апо В, является транспорт ТАГ из печени к периферическим тканям, особенно в жировую и мышечную. Для синтеза ЛПОНП в гепатоцитах требуется апо В 100, ЭХ, ТАГ и ФЛ.

Апо В-100 - это большой гидрофобный белок (4536 аминокислотных остатков), который синтезируется в печени. На его долю приходится 30-40% от общего количества белка в составе ЛПОНП и >95% белка ЛПНП. Сборка липопротеинов, содержащих апо В-100, идет в эндоплазматическом ретикулуме; каждая частица ЛПОНП содержит один апо В-100.

Триацилглицеролы для ЛПОНП синтезируются путем эстерификации жирных кислот, поступающих в гепатоциты из плазмы крови (источником их является, например, липолиз в жировой ткани) или синтезирующихся de novo в печени. Уровень синтеза ЛПОНП регулируется также наличием холестерола, в особенности, образованием эфиров холестерола под действием ацил~КоА: холестеролацилтрансферазы (АХАТ). Этот фермент локализован в эндоплазматическом ретикулуме близко к месту синтеза ЛПОНП. Его функцией является образование эфиров холестерола.

Сборка ЛПОНП регулируется на уровне посттрансляции за счет контроля наработки апо В-100. Значительное количество этого белка подвергается разрушению; такой контроль на уровне посттрансляции тесно взаимосвязан с обменом липидов в печени. Дело в том, что единственным видом липидов, которые сразу образуют стабильный комплекс с апо В, являются фосфолипиды. Только комплекс апо В с ФХ обладает способностью проходить через мембрану эндоплазматического ретикулума. Ассоциация апо В с ФХ сразу после трансляции обеспечивает возможность образования развернутой структуры белковой молекулы, необходимой для прохождения через мембрану. В случае, если этого комплексирования не происходит, апо В не может пройти через мембрану, и он неизбежно подвергается разрушению в эндоплазматическом ретикулуме.

Другие липиды выступают в качестве регуляторов образования и секреции липопротеинов. Так количество жирных кислот, подвергшихся всасыванию в кишечнике или синтезировавшихся de novo, влияет на уровень образования ТГ, их использования для сборки ЛП. Влияние на секрецию состоит не только в увеличении количества секретируемых липопротеиновых частиц. У вновь образованных ЛПОНП может существенно варьировать размер ядра. Наряду с ядерной частью ЛП нарастает и поверхностный монослой, так как параллельно ТГ увеличивается синтез ФЛ.

В регуляции сборки ЛПОНП чрезвычайно важную роль играют фосфатидилхолины. Об этом свидетельствует тот факт, что у животных с дефицитом холина развивается так называемое жировое перерождение печени. Это такое состояние, когда клетки печеночной ткани переполняются ТГ в результате блокирования секреции ЛП, обогащенных этими липидами. Примечательно, что блокируется секреция только ЛПОНП, в то время как секреция ЛПВП не изменяется. Внесение холина в питательную среду для культивирования гепатоцитов, выделенных у крыс с дефицитом холина, восстанавливала способность к образованию и секреции ЛПОНП. Холин необходим не только для синтеза ФХ, но и для образования апо В.

Апопротеины ЛПОНП. Все белки, которые входят в состав липопротеинов, на пути своего образования проходят схожие этапы. Они сводятся к следующим процессам: 1) трансляция мРНК на рибосомах; 2) перемещение через эндоплазматический ретикулум; 3) посттрансляционная модификация - процессинг (образование дисульфидных мостиков, гликозилирование, фосфорилирование); 4) сборка в транспортные формы; 5) секреция из клетки. Новосинтезированная частица ЛПОНП содержит одну молекулу апо В-100. Апо С-II, апо С-III и апо Е поступают на неё от ЛПВП после того, как ЛПОНП попадают в плазму крови. Они требуются для ускорения метаболизма ЛПОНП. Для лучшего понимания образования ЛПОНП на рис… представлена схема процессов, происходящих в клетках печени.

Обмен ЛПОНП. ЛПОНП секретируются из печени в кровь. На эндотелии сосудистой стенки в периферических тканях ТАГ в составе ЛПОНП, как и в случае ХМ, подвергаются действию фермента ЛПЛ. Необходимым кофактором для проявления активности ЛПЛ является апо С-II. Высвобождающиеся жирные кислоты поступают в клетки органов и тканей.

В дополнению к обмену апопротеинами за счет ЛПОНП формируется поверхностный монослой ЛПВП. У ЛПОНП он становится избыточным вследствие уменьшения ТАГ в составе ядра. С другой стороны, по ходу того, как истощаются ТАГ, ЛПОНП получают ЭХ от ЛПВП. Образование ЭХ на ЛПВП является важнейшим компонентом системы разгрузки клеток от избытка холестерола. Этот процесс происходит с помощью фермента лецитин-холестеролацилтрансферазы (ЛХАТ). Перенос ЭХ осуществляется специальным белком, переносящим липиды (ЛПБ[4]). ЛПБ также известен как белок, переносящий ЭХ (ЭХПБ) или апо D. ЛХАТ и ЛПБ являются основными участниками процесса “обратного транспорта холестерола”. Он получил такое название, поскольку благодаря ему свободный холестерол из тканей переносится в печень и далее экскретируется из организма. ЛПВП участвуют в этом процессе, но не только они. Часть его (ХС) ЛПВП передают ЛПОНП по мере того, как в составе последних уменьшается количество ТАГ. Образование ЭХ, гидрофобного соединения, позволяет липопротеинам переносить значительно больше холестерина, чем если бы он оставался в свободной (неэстерифицированной) форме. Сложноэфирная связь в ЭХ образуется за счет присоединения ацильной группы, отщепляемой от b-углеродного атома остатка глицерола в составе лецитина, к гидроксильной группе у 3-го “С” холестерина. Именно этот процесс катализирует ЛХАТ. Перенос образовавшихся ЭХ между частицами липопротеинов осуществляет ЛПБ.

Таким образом, общая динамика катаболизма ЛПОНП заключается в потере ТАГ и приобретении ЭХ. Метаболизм ЛПОНП тесно связан с обменом ЛПВП и липопротеинлипазой.

Липопротеины промежуточной плотности (ЛППП). Из ЛПОНП в ходе описанных выше превращений образуются ЛППП. ЛППП не могут эффективно связываться с ЛПЛ, соответственно обмен ЛППП происходит с помощью другого липолитического фермента, печеночной липазы (ПЛ)[5]. Этот фермент синтезируется в гепатоцитах. В синтезе его также принимает участие синусоидальный эндотелий. ПЛ более эффективно, чем ЛПЛ, катализирует гидролиз ФЛ.

О регуляции печеночной липазы известно немного. Увеличение её активности происходит под влиянием тестостерона, других андрогенов и при беременности. Примечательно, что в обоих случаях для ЛПБ являются основными участниками процесса “обратного транспорта холестерола”. Он получил такое название, поскольку благодаря ему свободный холестерол из тканей переносится в печень и далее экскретируется из организма. ЛПВП участвуют в этом процессе, но не только они. Часть его ЛПВП передают ЛПОНП по мере того, как в составе последних уменьшается количество ТАГ. Образование ЭХ, гидрофобного соединения, позволяет липопротеинам переносить значительно больше холестерина, чем если бы он оставался в свободной (неэстерифицированной) форме. Сложноэфирная связь в ЭХ образуется за счет присоединения ацильной группы, отщепляемой от b-углеродного атома остатка глицерола в составе лецитина, к гидроксильной группе у 3-го “С” холестерина. Именно этот процесс катализирует ЛХАТ. Перенос образовавшихся ЭХ между частицами липопротеинов осуществляет ЛПБ.

Таким образом, общая динамика катаболизма ЛПОНП заключается в потере ТАГ и приобретении ЭХ. Метаболизм ЛПОНП тесно связан с обменом ЛПВП и липопротеинлипазой.

Липопротеины промежуточной плотности (ЛППП). Из ЛПОНП в ходе описанных выше превращений образуются ЛППП. ЛППП не могут эффективно связываться с ЛПЛ, соответственно обмен ЛППП происходит с помощью другого липолитического фермента, печеночной липазы (ПЛ)[6]. Этот фермент синтезируется в гепатоцитах. В синтезе его также принимает участие синусоидальный эндотелий. ПЛ более эффективно, чем ЛПЛ, катализирует гидролиз ФЛ.

Вопрос 3. Связанная с рецептором частица ЛПНП подвергается поглощению клеткой Внутри образовавшихся эндосом липопротеины отщепляются от рецепторов. В дальнейшем ЛПНП поступают в лизосомы, где они разрушаются. В лизосомах происходит гидролиз эфиров холестерола, находившихся в составе ЛПНП. В результате образуется свободный холестерол или окисленные его формы. Свободный холестерол используется для различных целей. Он служит структурным компонентом клеточных мембран, субстратом для синтеза стероидных гормонов и желчных кислот. Продукты же его окислительного превращения оказывают регуляторное воздействие на организм.

. Схема поступления в клетки ЛПНП

Контролирующие механизмы координируют использование внутри- и внеклеточных источников холестерола. При достаточном количестве ЛПНП клетки млекопитающих, с помощью рецепторов, преимущественно используют их в качестве источника холестерола. В это время внутриклеточная система синтеза холестерола находится как бы в резерве, не функционирует в полную силу. Дело в том, что внутриклеточное высвобождение из ЛПНП СХ или окисленных его форм, происходящее таким путем, воздействует на ряд процессов по принципу обратной связи и защищают клетку от чрезмерного накопления ХС. Во-первых, уменьшается активность 3-гидрокси-3-метилглютарил-КоА (ГОМГ-КоА) синтетазы и ГОМГ-КоА редуктазы, двух ключевых ферментов внутриклеточного биосинтеза ХС (см. раздел "Биосинтез ХС"). Во-вторых, стеролы активируют фермент ацил-КоА-холестерол ацил трансферазу, который катализирует этерификацию ХС. Это позволяет клеткам депонировать избыток ХС в форме своеобразных внутриклеточных капель, содержащих гидрофобные ЭХ. В-третьих, уменьшается синтез новых рецепторов к ЛПНП[7], что снижает поступление в клетку этих липопротеиновых частиц.

Обратный транспорт холестерола из периферических тканей к печени осуществляется посредством ЛПВП. Эти липопротеиновые частицы удаляют избыток свободного (неэстерифицированного) холестерола с липопротеиновых частиц, которые существенно отличаются друг от друга по липидному и апопротеиновому составу, размерам и функциям. Образуются ЛПВП в печени. Оттуда они секретируются в кровоток в "незрелом" виде, то есть они имеют дисковидную форму. Такая форма обусловлена отсутствием у них ядра из нейтральных липидов. Основным их липидным компонентом являются фосфолипиды