КЛИНИКО-БИОХИМИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА ОБМЕНА ЛИПИДОВ В НОРМЕ И ПРИ ПАТОЛОГИИ

Цель: научится диагностировать различные проявления обмена липидов у животных на основании анализа рациона, клинических симптомов и клинико-биохимических результатов.

Задачи:

1. Уметь определять содержание холестерола, β-липопротеидов и кетоновых тел в сыворотке крови животных.

2. Уметь определять содержание кетоновых тел в моче животных.

3. Знать типовые проявления нарушений обмена липидов у животных.

Краткое изложение материала.

Липиды - это сложные неоднородные по химическому составу органические вещества, общей особенностью которых является растворимость в органических растворителях - эфире, ацетоне, бензоле, хлороформе и др.

Обмен жиров регулируют гормоны

· инсулин и глюкокортикоиды, усиливают отложение жира в депо;

· щитовидные железы и эстрогены, наоборот усиливают липолиз;

· соматотропный гормон – усиливает липолиз и синтез холестерола.

Наиболее распространенные липиды – жиры или триацилглицеролы, именно в них запасается большая часть Е, выделяющаяся в результате химических реакций. Триацилглицеролы – наиболее простые и широко распространенные липиды, содержащие жирные кислоты (жиры, нейтральные жиры, триглицеролы). Представляют собой эфиры спирта глицерола и трех молекул жирных кислот. Это основной компонент жировых депо клеток животных. В большинстве животных клеток триацилглицеролы находятся в цитозоле, в специализированных клетках соединительной ткани, а именно в адипоцитах, или жировых клетках, огромное количество триацилглицеролов может запасаться в виде жировых капель, заполняя весь объем клетки.

Фосфолипиды – основные структурные липидные компоненты мембран которые никогда не запасаются в больших количествах. Липиды этой группы содержат фосфор в виде остатков фосфорной кислоты. При гидролизе распадаются на жирные кислоты, глицерол, фосфорную кислоту и спирт.

Липопротеины - ряд липидов, образующих комплексы с белками. Липопротеины плазмы в своем составе содержат триацилглицеролы, жирные кислоты, холестерол и его эфиры, белки. Поскольку жиры не растворяются в жидкостях организма, их транспорт возможен только после включения их в состав липопротеинов – транспортеров липидов в организме. Кроме липопротеинов ЛПОНП, ЛПНП, ЛПВП, в плазме крови содержатся хиломикроны (особенно после приема жирного корма), которые представляют собой капельки, состоящие практически из чистых триацилглицеролов, окруженных очень тонким слоем белков. Хиломикроны переносят триацилглицеролы из тонкого отдела кишечника, где они всасываются во время пищеварения, в жировые депо.

Классификация липопротеинов плазмы крови основана на величине их плотности: липопротеины очень низкой плотности (ЛПОНП) или пре-β-липопротеины; липопротеины низкой плотности (ЛПНП) или β-липопротеины; высокой (ЛПВП) плотности или α-липопротеины. Основными транспортными формами триацилглицеролов являются хиломикроны и ЛПНП.

Жиры, которые синтезируются в кишечнике и присоединяются к хиломикронам и ЛПНП, поступают в лимфатические капилляры, затем в лимфатические сосуды брыжейки и через грудной проток в яремную вену и общий кровоток. С кровью они поступают в органы и ткани, в том числе и печень. В печень жирные кислоты и глицерол попадают так же из жировых депо и др. тканей при липолизе (эндогенный распад жира). В гепатоцитах из предшественников жиров, которые попали из кишечника или образовались в процессе липолиза, синтезируются триацилглицеролы, которые транспортируются в составе липопротеинов к клеткам тканей и органов, а так же в жировую ткань, где откладываются как Е материал. Основными транспортными формами триацилглицеролов являются хиломикроны и ЛПНП. ЛПНП являются главной транспортной формой холестерола, поэтому ЛПНП и их предшественник ЛПОНП получили название атерогенных липопротеинов. ЛПВП синтезируются в печени и в меньшей степени в клетках тонкого кишечника. Они богаты на белок и фосфолипиды. ЛПВП переносят липиды в клеточные и субклеточные биомембраны, совершают обратный захват холестерола, влияют на его выведение из сосудистой стенки в печень, называются антиатерогенными.

Основные особенности ЛП следующие:

· поступающие с пищей триглицериды переносятся в составе хиломикронов в ткани, где они могут служить источником Е или запасаться;

· эндогенные триглицериды, синтезируемые в печени, транспортируются в ткани в виде ЛПОНП и также используются в качестве источника Е или депонируются;

· холестерин, синтезируемый в печени, переносится в составе ЛПНП, которые происходят из ЛПОНП; холестерин пищи поступает в печень в составе остатков ХМ;

· ЛПВП получают холестерин из периферических клеток и других ЛП. Холестерин затем этерифицируется с помощью фермента лецитин-холестеринацилтрансферазой (ЛХАТ). Эфир холестерина переносится в остаточные частицы, которые поглощаются печенью, откуда холестерин экскретируется.

Компоненты состава ЛП (белок, триацилглицеролы, фосфолипиды, холестерол) играют существенную роль в диагностике патологических состояний. Широко используют в клинической работе определение таких тестов, как атерогенные фракции липопротеинов, общие липиды, триацилглицерины, фосфолипиды.

Основной гидролиз жиров осуществляется в тонком отделе кишечника при участии панкреатических ферментов: липазы, холинэстеразы, фосфолипазы и др. Для нормального гидролиза жиров панкреатической липазой важным условием является эмульгирование их желчными кислотами, которые путем диспергирования больших капель жира на мелкие увеличивают площадь контакта с ферментами. Панкреатическая липаза гидролизирует жир до глицерола и свободных жирных кислот или до ди- и моноацилглицеролов.

У жвачных обмен липидов имеет некоторые особенности. В рубце липиды растений гидролизируются липазами м/о. Свободные при этом жирные кислоты частично используются микроорганизмами для синтеза собственных липидов и процессов собственного метаболизма, а остаток транспортируется с рубцовым содержимым в тонкий кишечник, где они всасываются. Кроме того, освобожденные при гидролизе липидов корма длиноцепочные жирные кислоты в незначительном количестве (1%) окисляются м/о рубца с образованием короткоцепочных жирных кислот и СО₂.

Часть ЖК используется для нужд бактерий, а другая попадает в кишечник, где всасывается в лимфу и кровь. Так же у жвачных синтезируются насыщенные карбоновые кислоты из метаболитов углеводного и частично белкового обменов. Что касается ненасыщенных карбоновых кислот, необходимых для синтеза липидов, то жвачные животные получают их при переваривании массы бактерий и инфузорий в тонком отделе кишечника, в которых содержатся липиды, имеющие в своем составе ненасыщенные ЖК.

У жвачных среди Е метаболитов важную роль играют ЛЖК- ацетатная и бутиратная (масляная), которые образуются в рубце вследствие микробной ферментации. В стенке кишечника происходит ресинтез собственных липидов организма из отдельных компонентов, которые образовались вследствие расщепления липидов из корма. Важное значение для диагностики кетозов и ацидозов имеет определение кетоновых тел в различных средах организма животных. Кетоновые тела (ацетон, ацетоацитатная и β- оксибутиратная кислоты) синтезируются в печени, потом с кровью поступают в различные ткани, где используются как Е материал во всех органах, кроме печени.

Катаболизм глюкозы, глицерина, жирных кислот приводит к получению промежуточного продукта – ацетил-КоА, основное количество которого поступает в ЦТК, где окисляется до СО₂ и Н₂О, обеспечивая получение Е.

Меньшее количество ацетил КоА трансформируются в три важные метаболита: ацетон, ацетоуксусная, β – гидрооксимаслянная кислоты, известные как кетоновые тела. Этот процесс известен как кетогенез. В период голодания кетоновые тела могут быть важным источником Е для мозга, а ацетоуксусная и β – гидрооксимаслянная кислоты являются предпочитаемыми субстратами для коры почек и сердечной мышцы..

У жвачных синтез кетоновых тел имеет место в с/о пред желудков. Если ацетоуксусная и β – гидрооксимаслянная кислоты окисляются в митохондриях для получения Е, то ацетон – метаболический тупик, который выдыхается через легкие и экскретируется в мочу, ацетон не является носителем Е.

Если в рационе животного значительно преобладают жиры, в случаях длительного голодания или сахарного диабета в организме создаются условия для усиленного распада жирных кислот в печени, поскольку клетки тканей испытывают Е голод. В результате их окисления образуется большое количество молекул ацетил-КоА, которые не успевают окисляться до СО2 и Н2О. Поэтому излишек молекул ацетил-КоА вовлекается в синтез кетоновых тел.

Печень является основным органом физиологического кетогенеза. Ацетоуксусная и β – гидрооксимаслянная кислоты поступают из печени в периферические ткани, мышечную, сердечную и нервную, где конвертируются в ацетил-КоА с последующим образованием АТФ. Сердечная мышца и кора почек используют ацетоуксусную кислоту в большей степени, чем глюкозу. Глюкоза является основным источником Е для мозга и эритроцитов, однако мозг адаптирован к использованию ацетоуксусной кислоты при голодании и сахарном диабете. У овец кетоновые тела являются обычным энергетическим продуктом для мозга. Следует отметить тот факт, что в период эмбрионального развития животного ацетоуксусная и β – гидроксимасляная кислоты служат важными предшественниками для синтеза липидов мозга.

В периферических тканях ацетоуксусная кислота переходит в активную форму – ацетоацетил-КоА. Данная реакция катализируется специальным ферментом трансферазой, который имеется только в клетках периферических органах. Нервная ткань получает все количество требуемой Е за счет окисления глюкозы, она не способна использовать жирные кислоты для синтеза АТФ. Из курса общей биохимии известно, что катаболизм большинства жирных кислот приводит к получению молекул ацетилКоА. Животные не могут использовать эти молекулы, как предшественник для синтеза молекул глюкозы, так как пируват-дегидрогеназная реакция необратима и клетки не имеют других реакций для превращения ацетил-КоА в пируват. В случае голодания мозга его функции могут быть обеспечены в течение нескольких недель за счет синтеза кетоновых тел в печени. При этом кетоновые тела поступают в мозг, где последовательность реакций β – гидроксимасляная кислота → ацетоуксусная кислота → 2 ацетил-КоА → ЦТК переключает головной мозг на кетоновые тела в качестве источника Е. Следовательно, кетоновые тела являются Е источником для сердечной и скелетной мышц и почек. В результате окисления β – гидроксимасляной кислоты до СО2 и Н2О сопровождается синтезом 27 молекул АТФ.

Клиническая интерпретация показателей липидного обмена.

Дислипопротеинемии это изменение в составе ЛП плазмы крови, которые характеризуются их повышением, снижением или практически полным отсутствием, а так же выявлением в крови непривычных или патологических ЛП. Термин гиперлипопротеинемии означает увеличение уровня определенных классов ЛП в плазме крови.

Гиперлипопротеинемии, в основном, возникают при увеличении в сыворотке крови ЛПОНП, ЛПНП, холестерола, триацилглицеридов, хиломикронов на фоне заболевания внутренних органов –Вторичные гиперлипидемии связаны с нарушением метаболизма липопротеинов, которые возникают в следствии сахарного диабета, ожирения, гипотиреоидизма, хронической почечной недостаточности, нефротического синдрома и др.

Холестерол синтезируется в гидроксиметилглутарил-КоА в основном в печени и кишечнике. В форме эфира с ненасыщенной жирной кислотой он образует эфиры холестерола.

Нарушение обмена холестерола у моногастричных животных обусловлено дисбалансом между поступлением холестерола с кормом и синтезом его в организме, с одной стороны, и выведением холестерола из организма, с другого.

Гиперхолестероемия развивается вследствие длительного скармливания кормов богатых на холестерол (яичные желтки, печень, животные жиры) – алиментарная. Вторичная гиперхолестероемия возникает при гипотиреозе, сахарном диабете, нефротическом синдроме, заболеваниях печени, злокачественных опухолях поджелудочной железы, холестазе, атеросклерозе и др.

Снижение содержания холестерола – гипохолестеролемия - бывает при циррозе печени, злокачественных опухолях печени, гипертиреозе, несбалансированном рационе, проносах, сильной перистальтики, гипоксии, желтухе и др.

Триацилглицеролы (триглицерины)- это эфиры жирных кислот и глицерола, которые являют собой наиболее эффективную форму запаса Е. Они транспортируются через кровь и лимфу из мест синтеза к местам катаболизма в составе липопротеинов. Увеличение в крови ТАГ носит алиментарный характер, а также может развиться при гепатите, циррозе печени, желчекаменной болезни, болезнях почек, гипотиреозе, сахарном диабете, панкреатите. Снижение их содержания происходит при недостаточном кормлении, гипертиреозе, гиперпаратиреозе.

Регуляция липидного обмена.

Активация специфических тканевых липаз регулируется адреналином, адренокортикотропным гормоном, глюкагоном, т.е. индуцируют липолиз. Гормон инсулин угнетает липолиз: в результате действия инсулина на обмен жиров в печени происходит активация синтеза триглицеридов и транспорт их в кровь в составе ЛПОНП, которые транспортируют триглицериды в капилляры жировой ткани. При гидролизе триглицеридов жировой ткани под влиянием тканевых липаз глицерин возвращается в печень, где трансформируется в дигидроксиацетонфосфат и вступает в процесс гликолиза или глюконеогенеза.

Клиническое значение. Физиологическая гиперлипемия отмечается после скармливания животным кормов обогащенных липидами, а так же у кур, индеек, уток, гусей и др птиц (самок) в период их полового созревания, подготовке к яйцекладке и в период интенсивной продуктивности. Патологическая гиперлипемия наблюдается у коров с патологией обмена веществ и алиментарным бесплодием, при концентратном типе кормления, ожирении, остром и хроническом гепатите, хроническом нефрите, гипофункции щитовидной железы и передней доли гипофиза, недостаточной активности ЛПЛ (липопротеиновой липазы), расщепляющей триацилглицерины сыворотки крови (фактор просветления).

Фосфолипиды поступают в кровь главным образом из печени, поэтому их уровень тесно связан с функциональным состоянием этого органа. Повышение концентрации фосфолипидов в сыворотке крови наблюдается при жировой дегенерации печени, тяжелой форме сахарного диабета, нефрозе и нефрите, постгеморрагической анемии. Снижение уровня фосфолипидов частый признак острого и хронического гепатита различной этиологии; при не полноценном белково-витаминном кормлении, дисбалансе аминокислот в рационе, алиментарной дистрофии, анемиях.

Концентрация триацилглицеринов (нейтральных жиров) в сыворотке крови у моногастричных животных повышается при скармливании кормов, обогащенных жирами или богатых легкодоступными углеводами, активизирующих липогенез в печени. Недостаток в рационах протеина и липотропных веществ (холина, метионина, селена, витамина Е, никотиновой кислоты и др.) так же сопровождается нарастанием уровня нейтральных липидов в сыворотке крови животных. Увеличение концентрации триацилглицеринов отмечается при острых гепатитах, жировой дистрофии печени, нефрозах, диабете. Снижение их концентрации наблюдается при низком уровне кормления, усиленной молокоотдаче.

Холестерин в сыворотке крови животных находится в двух формах: свободной (1/3) и эфирносвязанной с различными жирными кислотами (2/3). С возрастом концентрация холестерина возрастает. Гиперхолистеринемия отмечается при диабете, нефрозах, пониженной функции щитовидной железы, в начале голодания. При острых гепатитах уровень общего холестерина в начале заболевания обычно повышается, а затем падает ниже нормы. Острое падение этой фракции в крови- плохой прогностический признак, указывающий на острую атрофию печени или острое отравление ее.

Основная часть липидов сыворотки крови представлена в виде гидрофильных комплексов α- и β- липопротеидов. На долю β-липопротеидов приходится до 70% всех липидов сыворотки крови. Печень является не только местом синтеза, но и местом активного катаболизма ЛП, а следовательно, и выведения из организма продуктов обмена липидов (холестерина). Поэтому определение концентрации β- липопротеидов имеет важное клинико-физиологическое значение.

Повышение концентрации β- липопротеидов в сыворотке крови отмечается при скармливании высоко жировых кормов, при острых гепатитах, диабете, ожирении, гипотиреозе, желтухах. Снижение – чаще всего при длительном дефиците в рационе протеина.

Заключение:

1. Основную часть липидов крови составляют триацилглицериды, которые являются важным Е субстратом, и холестерин – компонент клеточных мембран и внутриклеточных органелл. Холестерин и триглицериды не растворимы в воде и переносятся в крови в составе липопротеинов –комплексов липидов со специфическими белками, известными как апо(липо)протеины.

2. Липопротеины насчитывают 4 основные класса:

· хиломикроны, переносящие экзогенные, т.е. кормовые жиры (в основном триглицериды) из кишечника в периферические ткани;

· ЛПОНП, переносящие триглицериды из печени к другим тканям;

· ЛПНП, транспортирующие холестерин из печени в периферические ткани;

· ЛПВП, связанные с обратным транспортом холестерина от периферических тканей в печень, откуда он может выводится.

Все эти частицы находятся в динамическом состоянии, и между ними происходит интенсивный обмен липидами и белками.

3. Гиперхолестеринемия, когда она вызвана повышением концентрации ЛПНП, является важным фактором риска возникновения ишемической болезни сердца. Избыток холестерина в составе ЛПВП обеспечивает некоторую защиту от этой патологии.

Липопротеины и их функции

4. Гиперлипидемии подразделяют на 6 фенотипов в соответствии с тем, какие из ЛП частиц находятся в избытке. Они могут быть либо первичными, т.е. генетически обусловленными, либо вторичными, возникающими вследствие сахарного диабета, гипертиреоза, ожирения, болезни почек.