Зміни активності ферментів ліполізу і ліпогенезу

Класичний механізм формування ожиріння передбачає підвищення здатності до утворення жиру та його відкладенню в жировій тканині, в основному в «жирових депо», і утруднення мобілізації жиру з тканин [Hernandez, Hoebel, 1980]. Підвищене накопичення жиру в організмі здійснюється за рахунок не стільки екзогенно введених і ендогенно утворених жирів, скільки вуглеводів. Активація циклів обміну речовин, сприяють новоутворення жирів з вуглеводів, при ожирінні переважно виражена в жировій тканині. Природно, вона повинна зайняти центральне місце серед патогенетичних механізмів огрядності.
Жирова тканина у здорової людини становить до 20% маси тіла, але у огрядного суб'єкта може досягати 40 - 50%, а в окремих випадках зростати до 70%. Більшу частину жирової тканини складають тригліцериди (70-90%). Жирова тканина в нормі не є простим депо жиру. Вона володіє високою метаболічною активністю. У ній безперервно відбуваються інтенсивні процеси обміну речовин, такі як синтез і гідроліз ліпідів, синтез жирних кислот, у тому числі з вуглеводів, їх эстерификация в тригліцериди або нейтральний жир, його депонування і розщеплення з утворенням жирних кислот, використання останніх для енергетичних цілей. У здорової людини процеси ліпогенезу і ліполізу врівноважені. Синтез жиру забезпечують два метаболічних циклу - гликолитический і пентозный.
За гликолитическому шляху здійснюється синтез гліцерину з глюкози через стадію утворення α-глицерофосфата. Вільний гліцерин в жировій тканині використовується для синтезу тригліцеридів. Стадії пентозного циклу включають утворення піровиноградної кислоти з моносахаридів і глюкогенных амінокислот, декарбоксилювання з подальшим утворенням ацетил-КоА. Ацетил-КоА за участю аденозинтрифосфату (АТФ) і НАДФ-Н2 конденсується через ряд етапів у вищі жирні кислоти. Якщо пентозный цикл неактивний, то в середовищі переважає невідновлений НАДФ і процеси липосинтеза неинтенсивны. При переважанні в середовищі відновленого НАДФ, або НАДФ-Н2, липосинтез активується.
Відомо, що відкладення жиру в жировій тканини відбувається в основному в результаті його новоутворення з вуглеводів їжі. Інтенсивність реакцій пентозного циклу і визначає швидкість формування жирних кислот з глюкози. В жировій тканині у порівнянні з іншими тканинами організму пентозофосфатный цикл володіє найвищою активністю. Співвідношення цього і гликолитического циклу в жировій тканині становить приблизно 1:1, а в печінці-1 : 12. У кишкової тканини обмін за пентозному циклі взагалі не здійснюється [Лейтес С. М., 1967]. Розрахунки за результатами досліджень з міченим вуглецем [Winegrad, Benold, 1958] показали, що жирова тканина використовує близько 50% надійшла в неї глюкози в реакціях гліколізу і 50% окислюється по пентозофосфатному та інших альтернативних шляхах обміну.
Доведено, що процеси липосинтеза при ожирінні посилюються в значній мірі підвищенням активності не гліколізу, а пентозофосфатного циклу [Шонка Р., Єрмоленко Р. В., 1960]. Надмірне харчування, особливо надмірне надходження вуглеводів з їжею, вважають одним із серйозних факторів, що сприяють активації пентозофосфатного циклу.
Ферментне співвідношення жирової тканини до недавнього часу вивчали лише в дослідах на тваринах [Лейтес С. М., Давтян Н. К., 1965; Покровський А. А., Пиленицына Р. А., 1966; Когп, 1955, 1959; Korn et al., 1957]. У багатьох роботах показано важливу роль ліпаз (гідролази ефірів гліцерину і жирних кислот; КФ 3.1.1.3) в процесах обміну речовин в жировій тканині.
Розрізняють кілька типів ліпаз, активність яких регулюється різними факторами: ліпаза, що активується адреналіном; ліпаза, діюча в нестимулированной тканини; ліпаза липопротеидная, активність якої підвищується при інкубації з гепарином [Cherkes, Gordon, Rubinstein, 1964]. Жиромобилизующая ліпаза здійснює гідроліз тригліцеридів, забезпечує надходження в кров НЕЖК з подальшим їх використанням в якості енергетичного матеріалу. Ліпазу жирової тканини, крім адреналіну, активують норадреналін, соматотропний гормон, АКТГ. Липопротеидная ліпаза має як ліполітичних, так і липосинтетическим дією відносно тригліцеридів жирової тканини [Robinson, Frenoh, 1957; Laurell, 1960; Engelberg, 1961, і ін]. Крім гепарину, активність липопротеидлипазы підвищує додавання в инкубационную середу інсуліну і глюкози. Ліпопротеїд-ліпаза в жировій тканині готує ліпопротеїди крові до асиміляції і синтезу тригліцеридів.
У людини з нормальним обміном речовин, не страждає ожирінням, і та і інша ліпаза, будучи досить активними, певною мірою врівноважують процеси ліпогенезу та липосинтеза [Давтян Н. К., 1962; Лейтес С. М. Давтян Н. К., 1963, 1965; Давтян Н. К., Буртман Р. Н., 1964; Nestel, Havel, 1962; Stern et al., 1962; Chlouverakis, 1963, 1979, і ін].
У здорових тварин знижена липолитическая активність жирової тканини [Marshall, Engel, 1960; Leboueuf et al., 1961; Lachaya et al., 1963; Sjostrom L., 1980; Enzig et al., 1981, та ін]. Багато авторів [Лейтес С. М., 1962, 1967; Kekwick, Pawan, 1963, 1964, і ін] повідомляли, що при ожирінні липолитический ефект спеціально підібраних дієт, в тому числі малої енергетичної цінності, з високим вмістом жиру пояснюється активацією ліполітичних ферментів.
Це стало передумовою для визначення активності ліпаз у підшкірної жирової тканини у хворих на ожиріння в Інституті харчування АМН СРСР [Покровський А. А., Оленьова Ст. А., Пиленицина Р. А., 1964]. Спостереження показали, що у всіх огрядних людей різко знижена активність обох ліпаз. Активність жиромобилизующей ліпази у хворих ожирінням знижена в 5 разів, липопротеидлипазы - в 2,6 рази. Ті ж співвідношення зберігалися при застосуванні активаторів - адреналіну і гепарину.
Одночасне зниження активності двох ферментів протилежної дії дозволило висунути гіпотезу про глибоку метаболічної інертності жирової тканини у хворих на ожиріння. Проте при загальній низькій активності ферментів особливо знижена активність ферменту, що забезпечує ліполіз.
Співвідношення липопротеидной і жиромобилизующей ліпаз у підшкірної жирової тканини вельми демонстративно показує переважання у хворих ожирінням липосинтеза над ліполізом при загальної метаболічної інертності жирової тканини. Зрушення активності ферментів у бік липосинтеза, як було показано, чітко видно при стимуляції фізіологічними активаторами. В цих умовах співвідношення активності липопротеидной і жиромобилизующей ліпаз в жировій тканині у огрядних більш ніж в Образу перевищувало відповідний показник у здорових людей. Слід не тільки оцінити це явище з точки зору зниження процесів біологічного окислення, порушення динамічної рівноваги між мобілізацією НЕЖК жировою тканиною при ожирінні і недостатністю їх використання в енергетичних цілях іншими тканинами організму, але і припустити своєрідне блокування перманентного виведення НЕЖК з жирових депо, що прямо пов'язано з гальмуванням ліполізу внаслідок зниження активності ферментів.
За останні роки зріс інтерес до ще одного ферменту жирової тканини - глюкозо-6-фосфат-дегидрогеназе (Г-6-ФДГ). Цей фермент є ключовим у пентозофосфатному циклі, а в жировій тканині пентозный шлях перетворення глюкозо-6-фосфату функціонує досить інтенсивно. Глюкозо-6-фосфат окислюється під впливом дегідрогенази в 6-фосфоглюконат, який потім піддається подальшому окисленню завдяки дії іншого дегідрогенази. Жирова тканина залишається найбільш багатим джерелом дегідрогеназ, дегидрирующих вищі жирні кислоти. В цьому відношенні активність жирової тканини вище активності печінки у 2-3 рази, м'язів і нирок-у 30 разів [Лейтес С. М., 1948, 1954]. Висока активність Г-6-ФДГ пентозного шляху ще раз свідчить про великий здібності жирової тканини генерувати НАДФН2, необхідний для біосинтезу жирних кислот [Cahill et ah, 1958; Tepperman, Tepperman, 1962; Wise, Ball, 1964; Flatt, Ball, 1966; Winegrad, 1965; Forster, Kats, 1966]. Активність Г-6-ФДГ підвищується при посиленому відгодівлі нормальних тварин [Cohn, Joseph, 1959], а також при годуванні щурів їжею, збагаченої вуглеводами [Leveille, Hanson, 1966; Takedo et al., 1967]. І те, і інше, мабуть, пояснюється посиленням ліпогенезу в умовах дослідів.
Активність Г-6-ФДГ в жировій тканині визначали в микроучастке підшкірної жирової клітковини, здобутої шляхом эксцизии з передньої черевної стінки [Мокіна М. Н., 1971]. Використовували спектрофотометричний метод Корнберга і Хорекера в модифікації Ю. К. Захар'їна (1967). Активність виражена в микромолях НАДФ, відновленого за 1 хв, у розрахунку на 1 г розчиненого білка. Білок в жирової тканини визначали методом Лоурі (1967). Контролем служили 23 особи (13 чоловіків у віці 18 - 54 років та 10 жінок у віці 16-50 років) з нормальною масою тіла. У осіб контрольної групи біоптат отримували під час операції з приводу апендициту.
Середні величини активності Г-6-ФДГ у людей з нормальною масою тіла склали 20,42+3,28 мкМ/(хв·г) білка.
У наших дослідженнях при ожирінні активність Г-6-ФДГ виявилася значно зниженою порівняно з нормою в 3,7 рази [5,5±0,8 мкМ/(хв·г) білка при нормі 20,42±3,28]. Тяжкість ожиріння не впливала на активність ферменту.
Найбільш низька активність ферменту виявилася у людей, давно страждають ожирінням. Так, якщо ожиріння виникало з дитячих років або тривало 15-20 років, то активність Г-6-ФДГ була в межах 4,46±,0,76-4,92± ±1,45 Од, а при давності хвороби не більше 3-5 років вона становила 12,69±1,75 Од. У хворих останньої групи, відносно недавно досягли різних ступенів ожиріння, активність ферменту була майже в 3 рази вище.
Отже, у хворих на ожиріння поряд з низькою активністю ліполітичних ферментів в жировій тканині значно знижена активність глюкозо-6-фосфат-па-рогеназы - одного з ферментів, що забезпечують необхідну кількість НАДФ для біосинтезу жирних кислот, ключового ферменту пентозного циклу. Отже, певною мірою загальмований липосинтез. Представлені дані ще раз підтверджують гіпотезу про своєрідну інертності метаболічних процесів, про загальмованості ферментних реакцій у хворих ожирінням.