УСПЕХИ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ НАУК, 2013, том 44, № 4, с. 51-64
УДК 577.115.3
ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ РОЛЬ МОНОНЕНАСЫЩЕННЫХ ЖИРНЫХ КИСЛОТ В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА
© 2013 г. А. Ю. Людинина, Е. Р. Бойко
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физиологии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук,
г. Сыктывкар
В обзоре обсуждается метаболизм основных мононенасыщенных жирных кислот в организме человека (ш7-пальмитоолеиновая и ш9-олеиновая кислоты), которые, помимо их поступления с пищей, могут синтезироваться эндогенно. По своему строению эти моноеновые кислоты принадлежат к разным ш-семействам, что может обусловливать различную чувствительность их молекул к атаке ферментов или активных форм кислорода и, соответственно, их разную функциональную роль. В работе анализируются особенности метаболизма мононенасыщенных кислот в сопоставлении с другими высшими жирными кислотами в норме и при патологии в организме человека.
ВВЕДЕНИЕ
]
В настоящее время в развитых странах от- < мечается рост числа лиц с избыточной массой тела. Это является актуальной медицинской ] проблемой из-за таких серьезных заболеваний, ( как гипертония, сахарный диабет, атеросклероз, ^ инфаркт миокарда и др. [65]. Жировую ткань часто рассматривают как форму депонирования метаболического топлива. Тем не менее, современные исследования в области биоактивности липидных компонентов в клеточных структурах, функций жиров, межклеточном взаимодействии ] и генетической транскрипции в целом изменили это представление. Современные исследования ( относительно роли пищевых жиров в патогенезе ряда наиболее социально-значимых заболеваний повысили интерес к жирным кислотам (ЖК) как биомаркерам функционального состояния организма [20]. Большинство работ в этой области посвящены анализу, в первую очередь, кислот полиненасыщенных (ПНЖК). Тем не менее, в последние годы возрастает интерес к изучению специфической роли мононенасыщенных или моноеновых ЖК (МНЖК), поскольку эти кисло- : ты эффективно понижают уровень атерогенных липопротеинов низкой плотности, снижая риск развития сердечно-сосудистых заболеваний , (ССЗ) [47, 79, 80], а также в целом проявляют ] цитопротекторные свойства [35, 76, 83, 124]. < Кроме того, по современным представлениям, производные МНЖК в виде метильных [35], гидрокси- или нитросоединений [22, 57, 127] об- ,
ладают более выраженным или модифицированным действием, расширяя свои функциональные свойства.
К наиболее распространенным МНЖК относятся миристоолеиновая (С14:1), пальмито-олеиновая (С16:1) и олеиновая (С18:1) кислоты. Первые две кислоты в большом количестве содержатся в жире рыб и морских млекопитающих, масле австралийского ореха. Олеиновая кислота содержится в оливковом, сафлоровом, кунжутном и рапсовом маслах [20, 87]. С позиции функциональной роли в организме человека привлекают внимание две наиболее важные для клеток млекопитающих ЖК: пальмитоолеиновая (С16:1) и олеиновая (С18:1).
I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МОНОНЕНАСЫЩЕННЫХ ЖИРНЫХ
КИСЛОТ: СТРУКТУРА, БИОСИНТЕЗ, СВОЙСТВА
В процессе эволюции сформировалось более 800 ЖК [5, 13]. В составе липидов человека и животных найдено только 70 ЖК, причем, более половины из них в следовых количествах (<1%) [9]. По степени ненасыщенности ЖК подразделяют на две группы: насыщенные (НЖК) и ненасыщенные ЖК (ННЖК), имеющие в своей структуре двойные связи. ННЖК, в свою очередь, представлены МНЖК, содержащими одну двойную связь, и ПНЖК, содержащими более двух двойных связей.
В общем виде молекула мононенасыщенной ЖК выглядит следующим образом: CH3-(CH2)m-CH=CH-(CH2)n-COOH.
Поскольку молекула МНЖК содержит в своей структуре двойную связь, ей присуща пространственная изомерия. Несмотря на то, что цис- и транс-изомеры ННЖК имеют одну и ту же формулу, их физико-химические свойства существенно различаются. Например, наиболее распространенный в природе транс-жир - 18:1(ю-9) элаидино-вая кислота. Она может легко образовываться в результате биогидрогенизации в рубце жвачных животных, а также при каталитической гидрогенизации ННЖК растительных масел в пищевой индустрии с целью повышения их устойчивости от окисления. Метаболизм транс-ЖК в животных клетках во многом отличается от превращений цис-изомеров. Транс ЖК повышают сывороточный уровень триглицеридов (ТГ), липопротеинов (ЛП) и особенно липопротеинов низкой плотности (ЛПНП) [55], а также липопротеинов очень низкой плотности (ЛПОНП) и общего холестерина (ОХ), снижая уровни липопротеинов высокой плотности (ЛПВП) [58].
Наиболее общепринята классификация ННЖК в зависимости от места расположения двойной связи и углеродного ю-атома метильной группы. Согласно последней выделяют четыре основных семейства ННЖК [13, 20], которые отличаются по структуре, функции и метаболическим превращениям: ю-3, ю-6, ю-7 и ю-9 ЖК.
Пальмитоолеиновая ЖК - мононенасыщенная ЖК из семейства ю-7, так как в цепи из 16 атомов углерода она имеет одну двойную связь <-С=С-> в Д7-положении. Содержится в незначительном количестве, как в пищевых продуктах, так и в плазме крови у человека [87]. Большинство исследователей считают, что паль-митоолеиновая кислота может синтезироваться в организме человека [21, 90, 94]. В исследовании, проведенном с меченой пальмитиновой ЖК (C16: 0), показано, что метка быстро выявляется в пальмитоолеиновой (С16:1) и олеиновой (С18:1) кислотах, а в линолевой (С 18:2), линоленовой (С18:3) и арахидоновой (С20:4) кислотах она отсутствует [1].
Олеиновая ЖК относится к семейству ю-9, поскольку в цепи из 18 атомов углерода она имеет одну двойную связь <-С=С-> в Д9-поло-жении. Эту ЖК клетки человека синтезируют in situ de novo [21, 90, 94]. Есть данные, что возможно элонгирование пальмитоолеиновой кислоты (С16:1) с образованием олеиновой кислоты (С18:1) [15]. В тоже время показано, что преоб-
разование пальмитоолеиновой кислоты (С16:1) в пальмитиновую кислоту (С16:0) у человека невозможно [87].
В современной литературе, синтез пальмитоолеиновой и олеиновой кислот связывают с активностью микросомального Fe-содержащего фермента - стеарил-КоА-десатуразы (СКД). Данный фермент включает в себя также цитохром b5, NADH (^-цитохром b5 редуктазу, который в присутствии молекулярного кислорода, катализирует десатурацию стеарил-КоА и пальмитил-КоА соответственно в олеиновую и пальмитоолеино-вую ЖК [15, 21, 90, 94]. Существует несколько изоформ гена СКД (СКД1, СКД2, СКД3) у мышей. Мышиная СКД1 высоко гомологична изоформе СКД у человека [91]. Экспрессия гена СКД строго регулируется высокой чувствительностью к потребляемым липидам (ПНЖК, холестерин и витамин A), гормонами (инсулин), температурными изменениями, металлами, алкоголем, пролиферацией пероксисом и фенольными соединениями [90, 119]. Известно, что активность СКД в печени у крыс может снижаться при голодании, диабете и возрастать при высокоуглеводной диете или избытке инсулина [52, 89]. Высокое содержание НЖК и холестерина (ХС) также вызывает увеличение активности СКД в печени крыс [15]. С другой стороны, ПНЖК, например, линолевая кислота (18:2 ю-6) снижают активность СКД [1, 90]. Экспрессия Д9-десатуразы также отмечается при моделировании in vivo окислительного стресса и приводит к усилению синтеза гепатоцитами и адипоцитами олеиновой ЖК. Фактором, который инициирует экспрессию мРНК для Д9-деса-туразы, а, следовательно, синтез олеиновой ЖК и купирование "окислительного" стресса, вероятно, является гормон коры надпочечников дегид-роэпиандростерон [13].
Экспрессия фермента СКД является физиологически важной как в норме, так и при патологии, поскольку отношение НЖК к МНЖК влияет на состав фосфолипидов (ФЛ) клеток, эфиров ХС и ТГ и модулирует текучесть мембран клеток [108]. МНЖК упаковываются в мембране клеток более плотно за счет слабой изогнутости своих цепей, что также может влиять на свойства микровязкости крови. Изменение соотношения НЖК/МНЖК или индекса десатурации (например, соотношение стеариновой к олеиновой кислоте) отмечается при ССЗ, ожирении, диабете, гипертонии, неврологической патологии, старении и онкологических заболеваниях [21, 90, 91, 108].
Олеиновая кислота (С 18:1), сочетая химические свойства алкенов и карбоновых кислот, об-
разует производные по карбоксильной группе, а также присоединяет галогены и водород по месту двойной связи. Установлено, что олеиновая кислота является основным акцептором активных форм кислорода (АФК) при моделировании окислительного стресса [13, 88]. Причем наиболее сильными окислителями для олеиновой кислоты являются супероксидный анион-радикал СО-), диоксид азота (^О2) и озон (О3) [11, 12, 129]. При их действии на С18:1 образуются гидро-ксипроизводные [127] или короткоцепочечные НЖК [13].
Таким образом, основные МНЖК в организме человека (пальмитоолеиновая и олеиновая ЖК) отличаются только наличием дополнительной алифатической группировки (-СН2) у олеиновой кислоты и, соответственно, расположением двойной связи в молекулах кислот, что определяет их принадлежность к разным ш-семействам. Это различие в строении обусловливает различную чувствительность молекулы ЖК к атаке ферментов или АФК и может быть отражено в разных путях метаболизма в организме человека.
II. МОНОНЕНАСЫЩЕННЫЕ ЖИРНЫЕ КИСЛОТЫ КАК ИНФОРМАТИВНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ОРГАНИЗМА
Известно, что ЖК вовлечены в разнообразные физиологические функции, включая энергообразование, биосинтез липидов, контроль воспалительных процессов, поддержание целостности мембран и др. [7, 20, 118]. В начале 90-х годов увеличилось число работ, свидетельствующих о непосредственном участии неэтерифицирован-ных или свободных ЖК (НЭЖК) в регуляции активности ферментов фосфолипаз, ионных каналов, АТФаз, С-белков, участии в передаче клеточного сигнала в роли вторичных мессенджеров. Показано, что ННЖК модулируют связывание стероидных гормонов с рецепторами, оказывают влияние на транскрипцию некоторых генов [8, 75].
В последние годы стало очевидно, что большинство ЖК в результате проявления собственной биологической активности выполняют специфические функции в организме человека [7]. МНЖК играют
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.