Исследование обмена липидов. Open Library - открытая библиотека учебной информации Определение общих липидов

Различной плотности и являются показателями липидного обмена. Существую различные методы количественного определения общих липидов: колориметрические, нефелометрические.

Принцип метода. Продукты гидролиза ненасыщеных липидов образуют с фосфованилиновым реактивом соединение красного цвета, интенсивность окраски которого прямо пропорциональны содержанию общих липидов.

Большинство липидов находится в крови не в свободном состоянии, а в составе белково-липидных комплексов: хиломикронах, α-липопротеинах, β-липопротеинах. Липопротеины можно разделить различными методами: центрифугированием в солевых растворах различной плотности, электрофорезом, тонкослойной хроматографией. При ультрацентрифугировании выделяются хиломикроны и липопротеины разной плотности: высокой (ЛПВП - α-липопротеины), низкой (ЛПНП - β-липопротеины), очень низкой (ЛПОНП - пре-β-липопротеины) и др.

Фракции липопротеинов отличаются по количеству белка, относительной молекулярной массе липопротеинов и процентному содержанию отдельных липидных компонентов. Так, α-липопротеины, содержащие большое количество белка (50-60%), имеют более высокую относительную плотность (1,063-1,21), тогда как β-липопротеины и пре-β-липопротеины содержат меньше белка и значительное количество липидов - до 95% от всей относительной молекулярной массы и низкую относительную плотность (1,01-1,063).

Принцип метода . При взаимодействии ЛПНП сыворотки крови с гепариновым реактивом появляется мутность, интенсивность которой определяется фотометрически. Гепариновый реактив представляет собой смесь гепарина с хлоридом кальция.

Исследуемый материал : сыворотка крови.

Реактивы : 0,27%-ный раствор CaCl 2 , 1%-ный раствор гепарина.

Оборудование : микропипетка, ФЭК, кювета с длиной оптического пути 5 мм, пробирки.

ХОД РАБОТЫ . В пробирку вносят 2 мл 0,27%-ного раствора СаCl 2 и 0,2 мл сыворотки крови, перемешивают. Определяют оптическую плотность раствора (Е 1) против 0.27%-ного раствора СаCl 2 в кюветах при красном светофильтре (630 нм). Раствор из кюветы переливают в пробирку, добавляют микропипеткой 0,04 мл 1%-ного раствора гепарина, перемешивают и точно через 4 мин снова определяют оптическую плотность раствора (Е 2) в тех же условиях.

Вычисляют разность оптической плотности и умножают ее на 1000 - коэффициент эмпирический, предложен Ледвиной, так как построение калибровочной кривой сопряжено с рядом трудностей. Ответ выражают в г/л.

х(г/л) = (Е 2 - Е 1) · 1000.

. Содержание ЛПНП (b-липопротеинов) в крови колеблется в зависимости от возраста, пола и составляет в норме 3,0-4,5 г/л. Увеличение концентрации ЛПНП наблюдается при атеросклерозе, механической желтухе, острых гепатитах, хронических заболеваниях печени, диабете, гликогенозах, ксантоматозе и ожирении, снижение - при b-плазмоцитоме. Среднее содержание холестерина в ЛПНП около 47%.

Определение общего холестерина в сыворотке крови, основанное на реакции Либермана-Бурхарда (метод Илька)

Холестерин экзогенный в количестве 0,3-0,5 г поступает с пищевыми продуктами, а эндогенный синтезируется в организме в количестве 0,8-2 г в сутки. Особенно много синтезируется холестерина в печени, почках, надпочечниках, артериальной стенке. Холестерин синтезируется из 18 молекул ацетил-СоА, 14 молекул NADPH, 18 молекул АТР.

При добавлении к сыворотке крови уксусного ангидрида и концентрированной серной кислоты жидкость окрашивается последовательно в красный, синий и наконец зеленый цвет. Реакция обусловлена образованием сульфокислоты холестерилена зеленого цвета.

Реактивы : реактив Либермана-Бурхарда (смесь ледяной уксусной кислоты, уксусного ангидрида и концентрированной серной кислоты в соотношении 1:5:1), стандартный (1,8 г/л) раствор холестерина.

Оборудование : сухие пробирки, сухие пипетки, ФЭК, кюветы с длиной оптического пути 5 мм, термостат.

ХОД РАБОТЫ . Все пробирки, пипетки, кюветы должны быть сухими. Работать с реактивом Либермана-Бурхарда нужно очень осторожно. В сухую пробирку помещают 2,1 мл реактива Либермана-Бурхарда, очень медленно по стенке пробирки добавляют 0,1 мл негемолизированной сыворотки крови, энергично встряхивают пробирку, а затем термостатируют 20 мин при 37ºС. Развивается изумрудно-зеленая окраска, которую колориметрируют на ФЭКе при красном светофильтре (630-690 нм) против реактива Либермана-Бурхарда. Полученную на ФЭКе оптическую плотность используют для определения концентрации холестерина по калибровочному графику. Найденную концентрацию холестерина умножают на 1000, так как сыворотки в опыт берется 0,1 мл. Коэффициент пересчета в единицы СИ (ммоль/л) равен 0,0258. Нормальное содержание общего холестерина (свободного и эстерифицированного) в сыворотке крови 2,97-8,79 ммоль/л (115-340 мг%).

Построение калибровочного графика . Из стандартного раствора холестерина, где в 1 мл содержится 1,8 мг холестерина, берут по 0,05; 0,1; 0,15; 0,2; 0,25 мл и доводят до объема 2,2 мл реактивом Либермана-Бурхарда (соответственно 2,15; 2,1; 2,05; 2,0; 1,95 мл). Количество холестерина при этом в пробе составляет 0,09; 0,18; 0,27; 0,36; 0,45 мг. Полученные стандартные растворы холестерина, так же как и опытные пробирки, энергично встряхивают и помещают в термостат на 20 мин, после чего фотометрируют. Калибровочный график строят по величинам экстинкций, полученных в результате фотометрирования стандартных растворов.

Клинико-диагностическое значение . При нарушении жирового обмена холестерин может накапливаться в крови. Увеличение содержания холестерина в крови (гиперхолестеринемия) наблюдается при атеросклерозе , сахарном диабете , механической желтухе, нефрите , нефрозе (особенно липоидных нефрозах), гипотиреозе. Понижение холестерина в крови (гипохолестеринемия) наблюдается при анемиях, голодании, туберкулезе , гипертиреозе , раковой кахексии, паренхиматозной желтухе, поражении ЦНС, лихорадочных состояниях, при введении

Для количественного определения общих липидов в сыворотке крови чаще всего пользуются колориметрическим методом с фосфованилиновым реактивом. Общие липиды взаимодействуют после гидролиза серной кислотой с фосфованилиновым реактивом с образованием красного окрашивания. Интенсивность окраски пропорциональна содержанию общих липидов в сыворотке крови.

1. В три пробирки внесите реактивы по следующей схеме:

2. Содержимое пробирок перемешайте, оставьте в темноте на 40-60 мин. (цвет раствора меняется с желтого на розовый).

3. Снова перемешайте и измерьте оптическую плотность при 500-560 нм (зеленый светофильтр) против слепой пробы в кювете толщиной слоя 5 мм.

4. Рассчитайте количество общих липидов по формуле:

где D 1 – экстинкция опытной пробы в кювете;

D 2 – экстинкция калибровочного раствора липидов в кювете;

Х - концентрация общих липидов в стандартном растворе.

Дайте определение понятия «общие липиды». Сравните полученное Вами значение с нормальными величинами. О каких биохимических процессах можно судить по данному показателю?

Опыт 4. Определение содержания b- и пре-b-липопротеинов в сыворотке крови.

2. Набор пипеток.

3. Стеклянная палочка.

5. Кюветы, 0,5 см.

Реактивы. 1. Сыворотка крови.

2. Хлорид кальция, 0,025М раствор.

3. Гепарин, 1%-ный раствор.

4. Дистиллированная вода.

1. В пробирку налейте 2 мл 0,025 М хлористого кальция и добавьте 0,2 мл сыворотки крови.

2. Перемешайте и измерьте оптическую плотность пробы (D 1) на ФЭК-е при длине волны 630-690 нм (красный светофильтр) в кювете с толщиной слоя 0,5 см против дистиллированной воды. Запишите значение оптической плотности D 1 .

3. Затем в кювету добавьте 0,04 мл 1%-го раствора гепарина (1000ЕД в 1 мл) и точно через 4 мин вновь измерьте оптическую плотность D 2 .

Разница значений (D 2 – D 1) соответствует оптической плотности, обусловленной осадком b-липопротеинов.

Рассчитайте содержание b- и пре-b-липопротеинов по формуле:

где 12 - коэффициент, для переводы в г/л.

Укажите место биосинтеза b-липопротеинов. Какую функцию они выполняют в организме человека и животных? Сравните полученное Вами значение с нормальными величинами. В каких случаях наблюдаются отклонения от нормальных величин?

Занятие № 16. «Обмен липидов (часть 2)»

Цель занятия : изучить процессы катаболизма и анаболизма жирных кислот.

ВОПРОСЫ К КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЕ:

1. Биохимический механизм окисления жирных кислот.

2. Обмен кетоновых тел: образование, биохимическое назначение. Какие факторы предрасполагают к появлению кетозов у животных?

3. Биохимический механизм синтеза жирных кислот.

4. Биосинтез триацилглицеролов. Биохимическая роль этого процесса.

5. Биосинтез фосфолипидов. Биохимическая роль этого процесса.

Дата выполнения ________ Балл ____ Подпись преподавателя ____________

Экспериментальная работа.

Опыт 1. Экспресс метод определения кетоновых тел в моче, молоке, сыворотке крови (проба Лестраде).

Приборы. 1. Штатив с пробирками.

2. Набор пипеток.

3. Стеклянная палочка.

4. Фильтровальная бумага.

Реактивы. 1. Порошок реактивов.

3. Сыворотка крови.

4. Молоко.

1. На фильтровальную бумагу на кончике скальпеля поместите небольшое количество (0,1-0,2 г) порошка реактивов.

2. Несколько капель сыворотки крови перенесите на порошок реактивов.

Минимальный уровень кетоновых тел в крови, дающий положительную реакцию, равен 10мг/100 мл (10 мг%). Скорость развития окраски и ее интенсивность пропорциональны концентрации кетоновых тел в исследуемой пробе: если фиолетовое окрашивание возникает немедленно - содержание 50-80 мг% и более; если оно появляется через 1 минуту - в пробе содержится 30-50 мг%; развитие слабой окраски через 3 минуты свидетельствует о присутствии 10-30 мг% кетоновых тел.

Следует помнить, что тест более чем в 3 раза чувствительнее при определении ацетоуксусной кислоты, чем ацетона. Из всех кетоновых тел в сыворотке крови человека ацетоуксусная кислота является преобладающей, однако в крови здоровых коров 70-90% кетоновых тел составляет b-оксимасляная кислота, в молоке на ее долю приходится 87-92%.

Сделайте вывод по результатам Вашего исследования. Объясните, чем опасно избыточное образование кетоновых тел в организме человека и животных?

Липидами называют жиры, поступающие в организм с пищей и образующиеся в печени. В крови (плазме или сыворотке) содержатся 3 основных класса липидов: триглицериды (ТГ), холестерин (ХС) и его эфиры, фосфолипиды (ФЛ).
Липиды способны притягивать воду, но большая их часть в крови не растворяется. Переносятся они в связанном с белками состоянии (в виде липопротеинов или, по-другому, липопротеидов). Липопротеины различаются не только по составу, но и по размеру и плотности, однако их структура практически одинакова. Центральная часть (ядро) представлена холестерином и его эфирами, жирными кислотами, триглицеридами. Оболочка молекулы состоит из белков (апопротеинов) и растворяющихся в воде липидов (фосфолипидов и неэстерифицированного холестерина). Внешняя часть апопротеинов способна образовывать водородные связи с молекулами воды. Таким образом, липопротеины могут частично растворяться в жирах, частично в воде.
Хиломикроны после попадания в кровь распадаются на глицерин и жирные кислоты, в результате чего образуются липопротеины. Холестеринсодержащие остатки хиломикронов перерабатываются в печени.
Из холестерина и триглицеридов в печени образуются липопротеины очень низкой плотности (ЛПОНП), отдающие часть триглицеридов периферическим тканям, тогда как их остатки поступают обратно в печень и преобразуются в липопротеины низкой плотности (ЛПНП).
Л ПН II являются транспортерами холестерина для периферических тканей, который используется для построения мембран клеток и обменных реакций. При этом неэстерифицированный холестерин поступает в плазму крови и связывается с липопротеинами высокой плотности (ЛПВП). Эстерифицированный холестерин (связанный с эфирами) превращается в ЛПОНП. Далее цикл повторяется.
В крови содержатся еще липопротеины промежуточной плотности (ЛППП), являющиеся остатками хиломикронов и ЛПОНП и содержащие холестерин в большом количестве. ЛППП в клетках печени с участием липазы превращаются в ЛПНП.
В плазме крови содержится 3,5-8 г/л липидов. Повышение уровня липидов в крови называют гиперлипидемией, а понижение - гиполипидемией. Показатель общих липидов крови не дает детального представления о состоянии жирового обмена в организме.
Диагностическое значение имеет количественное определение конкретных липидов. Липидный состав плазмы крови представлен таблице.

Липидный состав плазмы крови

Фракция липидов		Показатель нормы
Общие липиды		4,6-10,4 ммоль/л
Фосфолипиды		1,95-4,9 ммоль/л
Липидный фосфор		1,97-4,68 ммоль/л
Нейтральные жиры		0-200 мг%
Триглицериды		0,565-1,695 ммоль/л (в сыворотке)
Неэстерифицирован- ные жирные кислоты		400-800 ммоль/л
Свободные жирные кислоты		0,3-0,8 мкмоль/л
Общий холестерин (существуют возрастные нормы)		3,9-6,5 ммоль/л (унифицированный метод)
Свободный холестерин		1,04-2,33 ммоль/л
Эфиры холестерина		2,33-3,49 ммоль/л
ЛПВП	М	1,25-4,25 г/л
	Ж	2,5-6,5 г/л
ЛПНП		3-4,5 г/л

Изменение липидного состава крови - дислипидемия - важный признак атеросклероза или предшествующего ему состояния. Атеросклероз в свою очередь является главной причиной ишемической болезни сердца и ее острых форм (стенокардии и инфаркта миокарда).
Дислипидемии подразделяются на первичные, связанные с врожденными нарушениями обмена веществ, и вторичные. Причинами вторичных дислипидемий являются гиподинамия и избыточное питание, алкоголизм, сахарный диабет, гипертиреоз, цирроз печени, хроническая почечная недостаточность. Кроме того, они могут развиться на фоне лечения глюкокортикостероидами, В-адреноблокаторами, прогестинами и эстрогенами. Классификация дислипидемий представлена в таблице.

Классификация дислипидемий

Тип	Повышение уровня в крови
Тип	Липопротеинов	Липидов
I	Хиломикроны	Холестерин, триглицериды
На	ЛПНП	Холестерин (не всегда)
Тип	Повышение уровня в крови
Тип	Липопротеинов	Липидов
Нб	ЛПНП, ЛПОНП	Холестерин, триглицериды
III	ЛПОНП, ЛППП	Холестерин, триглицериды
IV	ЛПОНП	Холестерин (не всегда), триглицериды
V	Хиломикроны, ЛПОНП	Холестерин, триглицериды

Пировиноградной кислоты в крови

Клинико-диагностическое значение исследования

Норма: 0,05-0,10 ммоль/л в сыворотке крови взрослых людей.

Содержание ПВК увеличивается при гипоксических состояниях, вызванных тяжелой сердечно-сосудистой, легочной, кардиореспираторной недостаточностью, анемиях, при злокачественных новообразованиях, остром гепатите и других заболеваниях печени (наиболее выражено при терминальных стадиях цирроза печени), токсикозах, инсулинозависимом сахарном диабете, диабетическом кетоацидозе, дыхательном алкалозе, уремии, гепатоцеребральной дистрофии, гиперфункции гипофизарно-адреналовой и симпатико-адреналовой систем, а также введения камфоры, стрихнина, адреналина и при больших физических нагрузках, тетании, судорогах (при эпилепсии).

Клинико-диагностическое значение определения содержаниямолочной кислоты в крови

Молочная кислота (МК) является конечным продуктом гликолиза и гликогенолиза. Значительное количество ее образуется в мышцах. Из мышечной ткани МК с током крови поступает в печень, где используется для синтеза гликогена. Кроме того, часть молочной кислоты из крови поглощается сердечной мышцей, утилизирующей ее в качестве энергетического материала.

Уровень МК в крови увеличивается при гипоксических состояниях, остром гнойном воспалительном поражении тканей, острых гепатитах, циррозе печени, почечной недостаточности, злокачественных новообразованиях, сахарном диабете (примерно у 50% больных), легкой степени уремии, инфекциях (особенно пиелонефрите), остром септическом эндокардите, полиомиелите, тяжелых заболеваниях сосудов, лейкозах, интенсивных и продолжительных мышечных нагрузках, эпилепсии, тетании, столбняке, судорожных состояниях, гипервентиляции, беременности (в III триместре).

Липиды – разнообразные по химическому строению вещества, имеющие ряд общих физических, физико-химических и биологических свойств. Они характеризуются способностью растворяться в эфире, хлороформе, других жировых растворителях и только незначительно (и не всегда) – в воде, а также формировать вместе с белками и углеводами основной структурный компонент живых клеток. Присущие липидам свойства обуславливаются характерными особенностями структуры их молекул.

Роль липидов в организме весьма разнообразна. Одни из них служат формой депонирования (триацилглицерины, ТГ) и транспорта (свободные жирные кислоты-СЖК) веществ, при распаде которых высвобождается большое количество энергии, другие – представляют собой важнейшие структурные компоненты клеточных мембран (свободный холестерол и фосфолипиды). Липиды участвуют в процессах терморегуляции, предохранении жизненно важных органов (например, почек) от механических воздействий (травм), потери белка, в создании эластичности кожных покровов, защите их от избыточного удаления влаги.

Некоторые из липидов являются биологически активными веществами, обладающими свойствами модуляторов гормонального влияния (простагландины) и витаминов (жирные полиненасыщенные кислоты). Более того, липиды способствуют всасыванию жирорастворимых витаминов А,D,E,K; выступают в роли антиокислителей (витамины А,Е), во многом регулирующих процесс свободно-радикального окисления физиологически важных соединений; обусловливают проницаемость клеточных мембран по отношению к ионам и органическим соединениям.

Липиды служат предшественниками ряда стероидов с выраженным биологическим действием - желчных кислот, витаминов группы D, половых гормонов, гормонов коры надпочечников.

В понятие «общие липиды» плазмы входят нейтральные жиры (триацилглицерины), их фосфорилированные производные (фосфолипиды), свободный и эфиросвязанный холестерол, гликолипиды, неэстерифицированные (свободные) жирные кислоты.

Клинико- диагностическое значение определение уровня общих липидов в плазме (сыворотке) крови

Норма – 4,0-8,0г/л.

Гиперлипидемия (гиперлипемия)– увеличение концентрации общих липидов плазмы как физиологическое явление может наблюдаться через 1,5 часа после приема пищи. Алиментарная гиперлипемия выражена тем сильнее, чем ниже уровень липидов в крови больного натощак.

Концентрация липидов в крови изменяется при целом ряде патологических состояний. Так, у больных сахарным диабетом наряду с гипергликемией отмечается резко выраженная гиперлипемия (нередко до 10,0-20,0г/л). При нефротическом синдроме, особенно липоидном нефрозе, содержание липидов в крови может достигать еще более высоких цифр – 10,0-50,0г/л.

Гиперлипемия – постоянное явление у больных с билиарным циррозом печени и у больных с острым гепатитом (особенно в желтушном периоде). Повышенное содержание липидов в крови, как правило, обнаруживается у лиц, страдающих острым или хроническим нефритом, особенно если заболевание сопровождается отеками (вследствие накопления в плазме ЛПНП и ЛПОНП).

Патофизиологические механизмы, обусловливающие сдвиги в содержании всех фракций общих липидов, в большей или меньшей степени определяют выраженное изменение концентрации составляющих ее подфракций: холестерола, общих фосфолипидов и триацилглицеринов.

Клинико-диагностическое значение исследования холестерола (ХС) в сыворотке (плазме) крови

Исследование уровня ХС в сыворотке (плазме) крови не дает точной диагностической информации о конкретном заболевании, а лишь отражает патологию обмена липидов в организме.

Согласно данным эпидемиологических исследований, верхний уровень содержания ХС в плазме крови практически здоровых людей в возрасте 20-29 лет составляет 5,17 ммоль/л.

В плазме крови ХС находится главным образом в составе ЛПНП и ЛПОНП, причём 60-70% его представлено в форме сложных эфиров (связанный холестерол), а 30-40% - в виде свободного,неэстерифицированного холестерола. Связанный и свободный холестерол составляют величину общего холестерола.

Высокий риск развития коронарного атеросклероза у людей в возрасте 30-39 и старше 40 лет имеет место при уровнях ХС, превышающих соответственно 5,20 и 5,70 ммоль/л.

Гиперхолестеролемия – наиболее доказанный фактор риска коронарного атеросклероза. Это подтверждено многочисленными эпидемиологическими и клиническими исследованиями, установившими связь гиперхолестеролемии с коронарными атеросклерозом, частотой ИБС и инфаркта миокарда.

Самый высокий уровень холестерола отмечается при генетических нарушениях в обмене ЛП: семейной гомо-игетерозиготной гиперхолестеролемии, семейной комбинированной гиперлипидемии, полигенной гиперхолестеролемии.

При ряде патологических состояний развивается вторичная гиперхолестеролемия. Она наблюдается при заболеваниях печени, поражениях почек, злокачественных опухолях поджелудочной железы и простаты, подагре, ИБС, остром инфаркте миокарда, гипертонической болезни, эндокринных расстройствах, хроническом алкоголизме, гликогенозе I типа, ожирении (в 50-80% случаев).

Снижение уровня ХС плазмы наблюдается у больных с недостаточностью питания, при поражении центральной нервной системы, умственной отсталости, хронической недостаточности сердечно-сосудистой системы, кахексии, гипертиреозе, острых инфекционных заболеваниях, остром панкреатите, острых гнойно-воспалительных процессах в мягких тканях, лихорадочных состояниях, туберкулезе легких, пневмонии, саркоидозе органов дыхания, бронхите, анемии, гемолитической желтухе, остром гепатите, злокачественных опухолях печени, ревматизме.

Большое диагностическое значение приобрело определение фракционного состава холестерола плазмы крови и отдельных ее ЛП (прежде всего ЛПВП) для суждения о функциональном состоянии печени. По современным представлением, эстерификация свободного холестерола в ЛПВП осуществляется в плазме крови благодаря ферменту лецитин-холестерин-ацилтрансферазе, образующемуся в печени (это органоспецифичный печеночный энзим).Активатором этого фермента является один из основных компонентов ЛПВП – апо – Al, постоянно синтезирующийся в печени.

Неспецифическим активатором системы эстерификации холестерола плазмы служит альбумин, также продуцируемый гепатоцитами. Этот процесс отражает прежде всего функциональное состояние печени. Если в норме коэффициент эстерификации холестерола (т.е. отношение содержания эфиросвязанного холестерола к общему) составляет 0,6-0,8 (или 60-80%), то при остром гепатите,обострении хронического гепатита, циррозе печени, обтурационной желтухе, а также хроническом алкоголизме он снижается. Резкое уменьшение выраженности процесса эстерификации холестерола свидетельствует о недостаточности функции печени.

Клинико-диагностическое значение исследования концентрации общих фосфолипидов в сыворотки крови.

Фосфолипиды (ФЛ) представляют собой группу липидов, содержащих помимо фосфорной кислоты (в качестве обязательного компонента) спирт (обычно глицерин), остатки жирных кислот и азотистые основания. В зависимости от природы спирта ФЛ подразделяют на фосфоглицериды, фосфосфингозины и фосфоинозитиды.

Уровень общих ФЛ (липидного фосфора) в сыворотке (плазме) крови повышается у больных с первичными и вторичными гиперлипопротеинемиями типов IIa и IIб. Это повышение наиболее выражено при гликогенозе I типа, холестазе, обтурационной желтухе, алкогольном и билиарном циррозе, вирусном гепатите (легкое течение), почечной коме, постгеморрагической анемии, хроническом панкреатите, тяжелой форме сахарного диабета, нефротическом синдроме.

Для диагностики целого ряда заболеваний более информативным является исследование фракционного состава фосфолипидов сыворотки крови. С этой целью в последние годы весьма широко используют методы тонкослойной хроматографии липидов.

Состав и свойства липопротеинов плазмы крови

Почти все липиды плазмы связаны с белками, что придает им хорошую растворимость в воде. Эти липидно-белковые комплексы обычно именуются липопротеинами.

Согласно современным представлением, липопротеины – это высокомолекулярные водорастворимые частицы, представляющие собой образованные слабыми, нековалентными связями комплексы белков (апопротеинов) и липидов, в которых полярные липиды (ФЛ, СХС) и белки («апо») составляют поверхностный гидрофильный мономолекулярный слой, окружающий и защищающий внутреннюю фазу (состоящую в основном из ЭХС, ТГ) от воды.

Иными словами, ЛП – своеобразные глобулы, внутри которых находится жировая капля, ядро (сформированное преимущественно неполярными соединениями, в основном триацилглицеринами и эфирами холестерола), отграниченное от воды поверхностным слоем из белка, фосфолипидов и свободного холестерола.

Физические особенности липопротеинов (их размеры, молекулярная масса, плотность), как и проявления физико-химических, химических и биологических свойств, во многом зависят, с одной стороны, от соотношения между белковым и липидным компонентами этих частиц, с другой - от состава белкового и липидного компонентов, т.е. их природы.

Наиболее крупными частицами, состоящими на 98% из липидов и весьма незначительной (около 2%) доли белка, являются хиломикроны (ХМ). Они образуются в клетках слизистой оболочки тонкого кишечника и являются транспортной формой для нейтральных пищевых жиров, т.е. экзогенных ТГ.

Таблица 7.3 Состав и некоторые свойства липопротеинов сыворотки крови(Комаров Ф.И., Коровкин Б.Ф., 2000)

Критерии оценки отдельных классов липопротеинов	ЛПВП (альфа-ЛП)	ЛПНП (бета-ЛП)	ЛПОНП (пре-бета-ЛП)	ХМ
Плотность, кг/л	1,063-1,21	1,01-1,063	1,01-0,93	0,93
Молекулярная масса ЛП, кД	180-380		3000- 128 000	-
Размеры частиц, нм	7,0-13,0	15,0-28,0	30,0-70,0	500,0 - 800,0
Всего белков, %	50-57	21-22	5-12
Всего липидов, %	43-50	78-79	88-95
Свободный холестерол, %	2-3	8-10	3-5
Эстерифицирован- ный холестерол, %	19-20	36-37	10-13	4-5
Фосфолипиды, %	22-24	20-22	13-20	4-7
Триацилглицерины, %
4-8	11-12	50-60	84-87

Если экзогенные ТГ переносятся в кровь хиломикронами, то транспортной формой эндогенных ТГ являются ЛПОНП. Их образование – защитная реакция организма, направленная на предотвращение жировой инфильтрации, а в последующем и дистрофии печени.

Размеры ЛПОНП в среднем в 10 раз меньше размера ХМ (отдельные частицы ЛПОНП в 30-40 раз меньше частиц ХМ). В них находится 90% липидов, среди которых более половины по содержанию составляют ТГ. 10% всего холестерола плазмы переносится ЛПОНП. В связи с содержанием большого количества ТГ ЛПОНП обнаруживают незначительную плотность (меньше 1,0). Установлено, что ЛПНП и ЛПОНП содержат 2/3 (60%) всего холестерола плазмы, тогда как 1/3 приходится на долю ЛПВП.

ЛПВП – самые плотные липидно-белковые комплексы, поскольку содержание белка в них составляет около 50% от массы частиц. Их липидный компонент наполовину состоит из фосфолипидов, наполовину – из холестерола, преимущественно эфиросвязанного. ЛПВП также постоянно образуются в печени и частично в кишечнике, а также в плазме крови в результате «деградации» ЛПОНП.

Если ЛПНП и ЛПОНП доставляют ХС из печени в другие ткани (периферические), в том числе сосудистую стенку , то ЛПВП переносят ХС из мембран клеток (прежде всего сосудистой стенки) в печень . В печени он идет на образование желчных кислот. В соответствии с таким участием в обмене холестерола, ЛПОНП и сами ЛПНП именуют атерогенными , а ЛПВП – антиатерогенными ЛП . Под атерогенностью понимается способность липидно-белковых комплексов вносить (передавать) в ткани содержащийся в ЛП свободный холестерол.

ЛПВП конкурируют за рецепторы мембран клеток с ЛПНП, противодействуя тем самым утилизации атерогенных липопротеинов. Поскольку поверхностный монослой ЛПВП содержит большое количество фосфолипидов, в месте контакта частицы с наружной мембраной эндотелиальной, гладкомышечной и любой другой клетки создаются благоприятные условия для перемещения на ЛПВП избытка свободного холестерола.

Однако последний задерживается в поверхностном монослое ЛПВП лишь очень непродолжительное время, поскольку при участии фермента ЛХАТ подвергается эстерификации. Образованный ЭХС, будучи неполярным веществом, перемещается во внутреннюю липидную фазу, освобождая вакансии для повторения акта захвата новой молекулы СХС со стороны мембраны клетки. Отсюда: чем выше активность ЛХАТ, тем эффективнее антиатерогенное действие ЛПВП , которые рассматриваются как активаторы ЛХАТ.

При нарушении баланса между процессами притока липидов (холестерола) в сосудистую стенку и их оттоком из нее могут быть созданы условия для формирования липоидоза, наиболее известное проявление которого и есть атеросклероз .

В соответствии с АВС-номенклатурой липопротеинов выделяют первичные и вторичные ЛП. Первичные ЛП образованы каким-либо одним по химической природе апобелком. К ним условно могут быть отнесены ЛПНП, в которых содержится около 95% апопротеин-В. Все остальные являются вторичными липопротеинами, представляющими собой ассоциированные комплексы апопротеинов.

В норме примерно 70% холестерола плазмы находится в составе «атерогенных» ЛПНП и ЛПОНП, тогда как в составе «антиатерогенных» ЛПВП циркулирует около 30%. При таком соотношении в сосудистой стенке (и других тканях) сохраняется баланс скоростей притока и оттока холестерола. Это и определяет численное значение холестеролового коэффициента атерогенности, составляющее при указанном липопротеиновом распределении общего холестерола 2,33 (70/30).

Согласно результатам массовых, эпидемиологических наблюдений, при концентрации общего холестерола в плазме 5,2 ммоль/л сохраняется нулевой баланс холестерола в сосудистой стенке. Повышение уровня общего холестерола в плазме крови более 5,2 ммоль/л ведет к постепенному отложению его в сосудах, а при концентрации 4,16-4,68 ммоль/л наблюдается отрицательный баланс холестерола в сосудистой стенке. Патологическим считают уровень общего холестерола плазмы (сыворотки) крови, превышающей 5,2 ммоль/л.

Таблица 7.4 Шкала оценки вероятности развития ИБС и других проявлений атеросклероза

(Комаров Ф.И., Коровкин Б.Ф., 2000)

Роль липидов в организме весьма разнообразна. Одни из них служат формой депонирования (триацилглицерины, ТГ) и транспорта (свободные жирные кислоты- СЖК) веществ, при распаде которых высвобождается большое количество энергии, …
другие – представляют собой важнейшие структурные компоненты клеточных мембран (свободный холестерол и фосфолипиды). Липиды участвуют в процессах терморегуляции, предохранении жизненно важных органов (например, почек) от механических воздействий (травм), потери белка, в создании эластичности кожных покровов, защите их от избыточного удаления влаги.

Липиды служат предшественниками ряда стероидов с выраженным биологическим действием — желчных кислот, витаминов группы D, половых гормонов, гормонов коры надпочечников.

Клинико- диагностическое значение определение уровня общих липидов в плазме (сыворотке) крови

Норма – 4,0-8,0г/л.

Гиперлипидемия (гиперлипемия) – увеличение концентрации общих липидов плазмы как физиологическое явление может наблюдаться через 1,5 часа после приема пищи. Алиментарная гиперлипемия выражена тем сильнее, чем ниже уровень липидов в крови больного натощак.

Клинико-диагностическое значение исследования холестерола (ХС) в сыворотке (плазме) крови

В плазме крови ХС находится главным образом в составе ЛПНП и ЛПОНП, причём 60-70% его представлено в форме сложных эфиров (связанный холестерол), а 30-40% — в виде свободного, неэстерифицированного холестерола. Связанный и свободный холестерол составляют величину общего холестерола.

Самый высокий уровень холестерола отмечается при генетических нарушениях в обмене ЛП: семейной гомо-и гетерозиготной гиперхолестеролемии, семейной комбинированной гиперлипидемии, полигенной гиперхолестеролемии.

Большое диагностическое значение приобрело определение фракционного состава холестерола плазмы крови и отдельных ее ЛП (прежде всего ЛПВП) для суждения о функциональном состоянии печени. По современным представлением, эстерификация свободного холестерола в ЛПВП осуществляется в плазме крови благодаря ферменту лецитин-холестерин-ацилтрансферазе, образующемуся в печени (это органоспецифичный печеночный энзим). Активатором этого фермента является один из основных компонентов ЛПВП – апо – Al, постоянно синтезирующийся в печени.

Неспецифическим активатором системы эстерификации холестерола плазмы служит альбумин, также продуцируемый гепатоцитами. Этот процесс отражает прежде всего функциональное состояние печени. Если в норме коэффициент эстерификации холестерола (т.е. отношение содержания эфиросвязанного холестерола к общему) составляет 0,6-0,8 (или 60-80%), то при остром гепатите, обострении хронического гепатита, циррозе печени, обтурационной желтухе, а также хроническом алкоголизме он снижается. Резкое уменьшение выраженности процесса эстерификации холестерола свидетельствует о недостаточности функции печени.

Клинико-диагностическое значение исследования концентрации

общих фосфолипидов в сыворотки крови.

Состав и свойства липопротеинов плазмы крови

Физические особенности липопротеинов (их размеры, молекулярная масса, плотность), как и проявления физико-химических, химических и биологических свойств, во многом зависят, с одной стороны, от соотношения между белковым и липидным компонентами этих частиц, с другой — от состава белкового и липидного компонентов, т.е. их природы.

Таблица 7.3 Состав и некоторые свойства липопротеинов сыворотки крови

Критерии оценки отдельных классов липопротеинов	ЛПВП (альфа-ЛП)	ЛПНП (бета-ЛП)	ЛПОНП (пре-бета-ЛП)	ХМ
Плотность, кг/л	1,063-1,21	1,01-1,063	1,01-0,93	0,93
Молекулярная масса ЛП, кД	180-380		3000- 128 000	—
Размеры частиц, нм	7,0-13,0	15,0-28,0	30,0-70,0	500,0 — 800,0
Всего белков, %	50-57	21-22	5-12
Всего липидов, %	43-50	78-79	88-95
Свободный холестерол, %	2-3	8-10	3-5
Эстерифицирован- ный холестерол, %	19-20	36-37	10-13	4-5
Фосфолипиды, %	22-24	20-22	13-20	4-7
Триацилглицерины, %
4-8	11-12	50-60	84-87

Таблица 7.4 Шкала оценки вероятности развития ИБС и других проявлений атеросклероза

Для дифференциальной диагностики ИБС используют еще один показатель – холестероловый коэффициент атерогенности. Его можно расчитать по формуле: Холестерол ЛПНП+ Холестерол ЛПОНП / Холестерол ЛПВП.

В клинической практике чаще используется коэффицент Климова , который расчитывают следующим образом: Общий холестерол – Холестерол ЛПВП / холестерол ЛПВП. У здоровых людей коэффициент Климова не превышает «3», чем больше этот коэффициент, тем выше опасность развития ИБС.

Система «перекисное окисление липидов – антиоксидантная защита организма»

В последние годы неизмеримо возрос интерес к клиническим аспектам исследования процесса свободнорадикального перекисного окисления липидов. Это во многом обусловлено тем, что дефект в указанном звене метаболизма способен существенно снизить резистентность организма к воздействию на него неблагоприятных факторов внешней и внутренней среды, а также создать предпосылки к формированию, ускоренному развитию и усугублению тяжести течения различных заболеваний жизненно важных органов: легких, сердца, печени, почек и др. Характерной особенностью этой, так называемой свободнорадикальной патологии является поражение мембран, в силу чего она именуется также мембранной патологией.

Отмеченное в последние годы ухудшение экологической обстановки, связанное с длительным воздействием на людей ионизирующего излучения, прогрессирующим загрязнением воздушного бассейна пылевыми частицами, выхлопными газами и другими токсическими веществами, а также почвы и воды нитритами и нитратами, химизация различных отраслей промышленности, курение, злоупотребление алкоголем привели к тому, что под влиянием радиоактивного загрязнения и чужеродных веществ в большом количестве стали образовываться весьма реакционно способные вещества, существенно нарушающие ход обменных процессов. Общим для всех этих веществ является наличие в их молекулах неспаренных электронов, что позволяет отнести эти интермедиаторы к числу так называемых свободных радикалов (СР).

Свободные радикалы — это частицы, отличающиеся от обычных тем, что в электронном слое одного из их атомов на внешней орбитали находятся не два взаимно удерживающих друг друга электрона, делающих эту орбиталь заполненной, а всего лишь один.

При заполнении внешней орбитали атома или молекулы двумя электронами частица вещества приобретает более или менее выраженную химическую стабильность, тогда как при наличии в орбитали всего лишь одного электрона в силу оказываемого им влияния – некомпенсированного магнитного момента и большой подвижности электрона в пределах молекулы – химическая активность вещества резко повышается .

СР могут образовываться путем отщепления от молекулы атома (иона) водорода, а также присоединения (неполного восстановления) или отдачи (неполного окисления) одного из электронов. Отсюда следует, что свободные радикалы могут быть представлены либо электронейтральными частицами, либо частицами, несущими отрицательный или положительный заряд.

Одним из наиболее широко распространенных в организме свободных радикалов является продукт неполного восстановления молекулы кислорода – супероксидный анион-радикал (О 2 —). Он постоянно образуется с участием специальных ферментных систем в клетках многих болезнетворных бактерий, лейкоцитах крови, макрофагах, альвеолоцитах, клетках слизистой оболочки кишечника, в которых имеется ферментная система, продуцирующая этот супероксидный анион-радикал кислорода. Большой вклад в синтез О 2 — вносят митохондрии – в результате «стекания» части электронов с митохондриальной цепи и переноса их непосредственно на молекулярный кислород. Этот процесс значительно активируется при состояниях гипероксии (гипербарической оксигенации), этим объясняется токсическое влияние кислорода.

Установлены два пути перекисного окисления липидов :

1) неферментативный , аскорбатзависимый , активируемый ионами металлов переменной валентности; поскольку в процессе окисления Fe ++ превращается в Fe +++ , для его продолжения требуется восстановление (с участием аскорбиновой кислоты) окисного железа в закисное;

2) ферментативный , НАДФ·Н-зависимый , осуществляемый с участием НАДФ Н-зависимой микросомальной диоксигеназы, генерирующей О — 2 .

Перекисное окисление липидов по первому пути протекает во всех мембранах, по второму – только в эндоплазматическом ретикулуме. К настоящему времени известны и другие специальные ферменты (цитохром Р-450, липоксигеназы, ксантиноксидазы), образующие свободные радикалы и активирующие ПОЛ в микросомах (микросомальное окисление ), других органеллах клетки с участием в качестве кофакторов НАДФ·Н, пирофосфата и железа двухвалентного. При вызванном гипоксией снижении в тканях рО 2 происходит конверсия ксантиндегидрогеназы в ксантиноксидазу. Параллельно с этим процессом активируется другой – превращение АТФ в гипоксантин и ксантин. При воздействии ксантиноксидазы на ксантин происходит образование супероксидных анионрадикалов кислорода . Данный процесс наблюдается не только при гипоксии, но и при воспалении, сопровождающемся стимуляцией фагоцитоза и активацией гексозомонофосфатного шунта в лейкоцитах.

Антиоксидантные системы

Описанный процесс развивался бы бесконтрольно, если бы в клеточных элементах тканей не находились вещества (ферменты и неферменты), противодействующие его протеканию. Они получили известность под названием антиоксидантов.

Неферментативными ингибиторами свободнорадикального окисления являются природные антиоксиданты – альфа-токоферол, стероидные гормоны, тироксин, фосфолипиды, холестерол, ретинол, аскорбиновая кислота.

Основной природный антиоксидант альфа-токоферол обнаруживается не только в плазме, но и в эритроцитах крови. Считают, что молекулы альфа-токоферола , встраиваются в липидный слой мембраны эритроцита (как и всех других мембран клеток организма), предохраняют ненасыщенные жирные кислоты фосфолипидов от перекисного окисления. Сохранение же структуры мембран клеток во многом обусловливает их функциональную активность.

Наиболее распространенными из антиоксидантов является альфа-токоферол (витамин Е), содержащий в плазме и в плазматических клеточных мембранах, ретинол (витамин А), аскорбиновая кислота, некоторые ферменты, например супероксиддисмутаза (СОД) эритроцитов и других тканей, церулоплазмин (разрушающий супероксидные анионрадикалы кислорода в плазме крови), глутатионпероксидаза, глутатионредуктаза, каталаза и др., оказывающие влияние на содержание продуктов ПОЛ.

При достаточно высоком содержании альфа-токоферола в организме образуется лишь небольшое количество продуктов ПОЛ, участвующих в регуляции многих физиологических процессов, в том числе: клеточного деления, ионного транспорта, обновления мембран клеток, в биосинтезе гормонов, простагландинов, в осуществлении окислительного фосфорилирования. Уменьшение же содержания этого антиоксиданта в тканях (обусловливающее ослабление антиокислительной защиты организма) приводит к тому, что продукты перекисного окисления липидов начинают производить вместо физиологического патологический эффект.

Патологические состояния , характеризующиеся повышенным образованием свободных радикалов и активацией перекисного окисления липидов , могут представлять собой самостоятельные, во многом схожие по патобиохимическим и клиническим проявлениям заболевания (авитаминоз Е, лучевое поражение, некоторые отравления химическими веществами ). Вместе с тем инициация свободно-радикального окисления липидов играет важную роль в формировании различных соматических заболеваний , связанных с поражением внутренних органов.

Образующиеся в избытке продукты ПОЛ вызывают нарушение не только липидных взаимодействий в биомембранах, но также их белкового компонента – за счет связывания с аминными группами, что приводит к нарушению белково-липидного взаимоотношения. В результате повышается доступность гидрофобного слоя мембраны для фосфолипаз и протеолитических ферментов. Это усиливает процессы протеолиза и, в частности, распада белков липопротеинов (фосфолипидов).

Свободнорадикальное окисление вызывает изменение эластических волокон, инициирует фибропластические процессы и старение коллагена. При этом наиболее уязвимыми является мембраны клеток эритроцитов и эндотелия артерий, поскольку они, обладая сравнительно высоким содержанием легкоокисляемых фосфолипидов, контактируют с относительно большой концентрацией кислорода. Разрушение эластического слоя паренхимы печени, почек, легких и сосудов влечет за собой фиброз , в том числе пневмофиброз (при воспалительных заболеваниях легких), атеросклероз и кальциноз .

Не вызывает сомнения патогенетическая роль активации ПОЛ в формировании нарушений в организме при хроническом стрессе.

Обнаружена тесная корреляция между накоплением продуктов ПОЛ в тканях жизненно важных органов, плазме и эритроцитах, что позволяет использовать кровь для суждения об интенсивности свободнорадикального окисления липидов в других тканях.

Доказана патогенетическая роль перекисного окисления липидов в формировании атеросклероза и ишемической болезни сердца, сахарного диабета, злокачественных новообразований, гепатита, холецистита, ожоговой болезни, туберкулеза легких, бронхита, неспецифической пневмонии.

Установление активации ПОЛ при ряде заболеваний внутренних органов явилось основанием к использованию с лечебной целью антиоксидантов различной природы .

Применение их дает положительный эффект при хронической ишемической болезни сердца, туберкулезе (вызывая к тому же устранение побочных реакций на антибактериальные препараты: стрептомицин и др.), многих других заболеваниях, а также химиотерапии злокачественных опухолей.

Антиоксиданты все более широко применяются для профилактики последствий воздействия некоторых токсичных веществ, ослабления синдрома «весенней слабости» (обусловленного, как полагают, интенсификацией ПОЛ), профилактики и лечения атеросклероза, многих других заболеваний.

Относительно большим содержанием альфа-токоферола отличаются яблоки, пшеничные зародыши, пшеничная мука, картофель, бобы.

Для диагностики патологических состояний и оценки эффективности проводимого лечения принято определять в плазме и эритроцитах крови содержание первичных (диеновые конъюгаты), вторичных (малоновый диальдегид)и конечных (шиффовы основания) продуктов ПОЛ. В некоторых случаях исследуют активность ферментов антиокислительной защиты: СОД, церулоплазмина, глутатионредуктазы, глутатионпероксидазы и каталазы. Интегральным тестом оценки ПОЛ является определение проницаемости эритроцитарных мембран или осмотической стойкости эритроцитов.

Следует отметить, что патологические состояния, характеризующиеся повышением образования свободных радикалов и активацией перекисного окисления липидов, могут представить собой:

1) самостоятельное заболевание с характерной клинической картиной, например авитаминоз Е, лучевое поражение, некоторые химические отравления;

2) соматические заболевания, связанные с поражением внутренних органов. К числу таковых следует отнести прежде всего: хроническую ИБС, сахарный диабет, злокачественные новообразования, воспалительные заболевания легких (туберкулез, неспецифические воспалительные процессы а легких), заболевания печени, холецистит, ожоговую болезнь, язвенную болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки.

Следует иметь в виду, что использование в процессе химиотерапии туберкулеза легких и других заболеваний ряда широко известных препаратов (стрептомицина, тубазида и др.) само по себе может вызвать активацию перекисного окисления липидов, а следовательно, усугубление тяжести течения заболеваний.