CC BY
34
УДК 616.39:616.36-003.836:616.34-007.64:616.3-008.11/14:608.2 DOI: 10.22141/2308-2097.51.2.2017.101706
Дденко В.1., KAeHiHö I.A., Бабiй С.О., Карачинова В.А.
ДУ «1нститутгастроэнтерологи НАМН Украни», м. Дн1про, Украна
Актуальнгсть визначення спектра жирних кислот у бюлопчних субстратах у дiагностицi гастроентеролопчних захворювань
For cite: Hastroenterolohiya. 2017;51:137-43. doi: 10.22141/2308-2097.51.2.2017.101706
Резюме. У CTarri розглянуто роль вльнихжирних кислот у naToreHe3i метaболiчних i гастроентеролопчних захворювань. ОбГрунтовано доцльнють використання методу газовоiхроматографа для визначення жирнокислотного складу бюлопчних рщин (сироватка кров!, сеча, кал тощо). Показано, що вльн жирнi кислоти беруть участь у формуваннi структурних компонент/в клтин, енергетичному гомеостазiй викону-ють роль сигнальних молекул або ¡х попередниюв, тому порушення регуляци метаболизму жирних кислот може призвести до системного порушення ди iнсулiну, а також обману глюкози в жировй тканинi, м'язах i печiнцi. При р!зних патолопчних станах в/дбуваеться збльшення окремих фракц/й лiпiдного спектра, що в'щм'чаеться ранiше, нж змiна активност фермент/в чи д1агностичних маркерiв блкового походження. Так, коротколанцюговiжирнi кислоти можуть бути використан!для встановлення синдромунадлишкового бактерiального росту в кишечнику. Зростання фракци полiненасиченихжирних кислот може актив/зувати процеси запалення, /мунн реакцй', пперкоагуляц '1ю кровi, п/двищувати активнсть процеав перекисного окиснення л/пщв. Також маркерами запальних процеав можуть бути арах'щонова (С20:4), додеканоно-ва (С12:0) i лiнолева (С18:3) вльн жирнi кислоти. Окр/м збльшення вм 'юту жирних кислот у болопчних р/динах, мае значення ¡х дефiцит, що неможливо визначити за допомогою стандартних лабораторних метод/в. Доведеним фактом е те, що дефiцит ессен^альних жирних кислот може бути одн/ею з причин формування метабол'чного синдрому, неалкогольноi жировоi хвороби печiнки та нших захворювань, пов'язанихз обм/ном речовин. Отже, хроматография на сьогодн е единим методом, що дозволяе визначити жирнокислотний склад. Перевагою методу газовоi хроматографа е швидксть виконання i висока чутливсть методу, завдяки чому можливо виявити найменшi концентраци сполуку досл/дному зразку (до 10-12 моль). Упровадження цього методу в кл/н/чну практику лiкарiв-гастроентерологiв дозволить д1агно-стувати захворювання на ранньому етап розвитку й допоможе вибирати правильний метод л/кування. K^40Bi слова: газовахроматограф/я; вльнiжирнiкислоти; коротколанцюговiжирнiкислоти; пол/не-насиченi жирнi кислоти
Огляди та лекцм
Reviews and Lections
ГАСТРОЕНТЕРОЛОПЯ GASTROENTEROLOGY
Вступ
Останшми роками у свт спостертаеться збтьшен-ня кшькосп гастроентеролопчних i метаболiчних захворювань, включаючи неалкогольну жирову хворобу печшки, атеросклероз, ожиршня, резистентнють до шсулшу, дiабет. У сучаснш дiагностицi цих захворювань найчастше використовуються методи визначення активност бтыв або концентрацй' низькомолекуляр-них метаболтв, тодi як сироватковий профть жирних
кислот певний час залишався поза увагою дослщни-ыв [1]. Порушення регуляци лшщного складу тканин i метаболiзму жирних кислот може призвести до системного порушення ди шсулшу, а також обмшу глюкози в жировш тканиш, м'язах i печшщ. Жирш кислоти е бюлопчно активними молекулами, що беруть участь у формуванш структурних компонент клггин, енергетичному гомеостазi й виконують роль сигнальних молекул або 1х попередниыв [2]. 6 повщомлення про
© «Гастроентеролопя», 2017 © «Gastroenterology», 2017
© Видавець Заславський О.Ю., 2017 © Publisher Zaslavsky O.Yu., 2017
Для кореспонденцп': Бабш Свтана Олександрiвна, кандидат бюлопчних наук, старший науковий ствробггник науково-дослщного сектора, ДУ «1нститут гастроентерологп' НАМН УкраТни», пр. Слобожанський, 96, м. Днтро, 49074, УкраТна; e-mail: [email protected]; контактний тел.: +38 (0562) 27-56-16
For correspondence: Svitlana Babii, PhD, Senior Research Fellow at the Scientific and Research Department, State Institution "Institute of Gastroenterology of the National Academy of Medicine Sciences of Ukraine", Slobozhanskii Avenue, 96, Dnipro, 49074, Ukraine; e-mail: babiy.sveta@gmail. com; phone: +38 (0562) 27-56-16
змши в складi жирних кислот при таких запальних за-хворюваннях, як неалкогольна жирова хвороба печш-ки, цироз печiнки, онкологiчнi, автоiмуннi та шфек-цiйнi захворювання [1, 2].
У жировш тканинi зазвичай вщбуваеться депону-вання лiпiдiв, але численнi дослiдження довели та-кож Н участь у регуляци метаболiчних процесiв через контроль рiвня лшщв i вiльних жирних кислот (ВЖК) у плазмi кровi, що за значимютю не поступаеться пеп-тидним гормонам. Нещодавш дослiдження чiтко ви-значили участь жирово! тканини в регуляци обмiну ре-човин усього оргашзму. З'являеться все бiльше доказiв на пiдтримку концепци, згiдно з якою пептиди й гор-мони, що продукуються в жировiй тканиш, е важли-вим компонентом ендокринно! регуляци вуглеводного й лiпiдного гомеостазу. Натомють вивчення лiпiдних компонентiв i похiдних ВЖК ускладнюеться вщсутшс-тю в лабораторiях необидного обладнання [3].
У дослщженш лiпiдiв, особливо жирних кислот, га-зова хроматографiя (ГХ) здшснила справжню револю-цiю й дотепер не мае альтернативи. Першим анал1зом, виконаним за допомогою цього методу, стало визначен-ня Джеймсом i Мартшом жирних кислот. Застосуван-ню ГХ у бiохiмiчних цiлях протягом тривалого часу не придiлялося належно! уваги. Вважалось, що бiологiчнi об'екти недостатньо лети й малостшю до да фiзико-хi-мiчних факторiв, яю застосовуються в газово-хромато-графiчному аналiзi. Устхи в роздiленнi лiпiдiв, вуглево-дiв i бiлкiв до бiльш простих компонентiв i перетвореннi !х на лети сполуки вщкрили широкi можливост для за-стосування методу ГХ у бiохiмiчному аналiзi [4].
Сучасна наука мае необхiднi iнструменти для ви-рiшення цих задач. Методи метаболомiки допома-гають ефективно проанал1зувати профiль окремих
складових i краще зрозумiти патологiчнi процеси при рiзних захворюваннях. Метаболiчне профiлювання широко використовуеться при пошуку бiомаркерiв [5], дiагностицi захворювань [6], а також при дослщженш нутритивного статусу [7, 8]. Для метаболiчного про-фiлювання використовуються такi аналггичш методи, як мас-спектрометрiя, ядерний магнiтний резонанс, рiдинна й газова хроматографiя. Завдяки висок1й чут-ливостi й вiдтворюваностi, а також використанню мi-нiмальноi' кiлькостi бюлопчного матерiалу (наприклад, бiоптат) метод ГХ е досить популярним для вивчення спектра метаболтв i жирнокислотного складу у рiзних бiологiчних субстратах (рис. 1) [9—13].
За своею будовою ВЖК мають складну структуру з рiзною довжиною вуглеводного ланцюга й ступенем насичення. Концентращя i склад жирних кислот зна-чно варiюють при рiзних фiзiологiчних i патологiчних станах, i цi змiни неоднозначно впливають на рiзнi типи клiтин i тканин. Проте визначення загального рiвня жирних кислот е малошформативним показни-ком, тодi як змiни в окремих !х фракцiях можуть мати важливе дiагностичне значення й свiдчити про локаль-нi або системнi змши. Отже, вивчення жирнокислотного профтю в рiзних бiологiчних субстратах, у тому чи^ й у плазмi кровi, е важливим дiагностичним ш-струментом, який потребуе бiльш поглибленого вивчення, що надасть можливють покращення лiкування й раннього виявлення системних лшдних розладiв та хвороб, пов'язаних iз ними [3].
Коротколанцюговi жирнi кислоти
Пiд час свое! життедiяльностi мiкроорганiзми про-дукують коротколанцюговi жирнi кислоти (КЖК), при-таманш кожному штаму мiкроорганiзмiв. Так1 кислоти,
Рисунок 1 — Хроматограма метильованих етер 'ш вльних жирних кислот сироватки кров!
як оцтова, протонова, бутиратна, валерiанова, е продуктами життедiяльностi анаеробних бактерш. Ви-значення !х вмюту в калi й кровi дозволяе ефективно дiагностувати синдром надлишкового бактерiального росту в кишечнику [13].
Зростання вмюту оцтово! й протоново! кислот у кровi може свiдчити про посилений рiст бактерiй шта-му Bacteriodetesphylum, тодi як вмiсту бутирату — про рiст Firmicutesphylum. При надмiрнiй продукци цих кислот у кишечнику вони всмоктуються в кров. КЖК е юнце-вими продуктами перетравлювання клiтковини цими бактерiями, вони беруть участь у енергетичному обмш людини, що забезпечуе ~10 % вщ добово! потреби. Ме-хашзми, що лежать в основi цих ефеклв, е предметом багатьох дослщжень i охоплюють складну взаемодiю мiж режимом харчування, станом кишково! мкрофлори, а також станом енергетичного метаболiзму пацiента [20].
Порiвняно з оцтовою й протоновою кислотами колоноцити мають бтьшу спорiдненiсть до бутирату, що використовуеться ними як енергетичний субстрат i окиснюеться до СО2 i кетонових тiл. У середньому 60—70 % !х енергетичних потреб компенсуеться саме за рахунок бутирату. У робот D.R. Donohoe було показано, що колоноцити мишей за вщсутносл бактерiй гинуть шляхом автофаги, що розвиваеться внаслщок дефiциту мiтохондрiального дихання через нестачу бутирату. При введенш бутирату до культури iзольованих
колоноцитiв мишей або додаваннi до культури клггин штаму бактерiй ВиугтЬпо fibrisolvens, що продукують бутират, вiдмiчалось вiдновлення мiтохондрiального дихання, що запобиало розвитку автофаги клiтин [21].
Екзогенна оцтова кислота, утворена кишковою мь крофлорою, всмоктуеться в кров i змшуеться з ендо-генною оцтовою кислотою, що продукуеться iншими тканинами й органами. До 70 % загального вмюту оцтово! кислоти потрапляе до печшки [14], де використову-еться не тльки як джерело енерги, субстрат для синтезу холестерину й довголанцюгових жирних кислот, а i як додатковий субстрат для синтезу глутамшу й глутама-ту. Iншi тканини та органи, у тому чи^ серце, жирова тканина, нирки й м'язи, також переробляють залишок оцтово! кислоти [20].
Прошонова кислота також утилiзуеться переважно печiнкою [14]. Вона е субстратом для глюконеогенезу [15]. Якою мiрою протонат сприяе енергетичному ме-таболiзму, невiдомо через вiдсутнiсть даних про кшь-кiсть продукци пропiонату. Дослщження концентрацГ! пропiонату в кровi з печшково! порт^ьно! вени дозво-ляють припустити, що близько 30 % прошонату утиль зуеться печiнкою, периферичш тканини використову-ють його решту [14].
Участь КЖК в енергетичному обмЩ обумовлюе !х участь у регуляци б^ансу мiж синтезом i окиснен-ням жирних кислот, а також лiполiз в органiзмi. КЖК
Цитрат
Ацетат
АТФ-цитратл'юза
-►Ацетил-КоА-<-
Ацетил-КоА-синтетаза
Ацетил-КоА-т'юлаза
ГМГ-КоА-синтетаза
Ацетоацетил-КоА
НАДФ
ГМГ-СоА
ГМГ-КоА-редуктаза
НАДФ
Мевалонат
Сквален-синтетаза
НАДФ
t
Сквален
Холестерол
Ацетил-КоА-карбоксилаза 1
Малонiл-КоА
НАДФ
Синтетаза жирних кислот Елонгаза
Ненасичеш жирнi кислоти
НАДФ
Стеарил-КоА-десатураза
Жирна кислота — КоА
t
МАГЗФ
Tриацилглiцериди Фосфолiпiди
Примтка: ГМГ-СоА — 3-гидрокси-3-метилглутарил-кофермент А; МАГ3Ф — моноацилгл'/церол-З-фосфат. Рисунок 2 — Участь коротколанцюгових жирних кислот у регуляци обмну холестерину й л1пщ1в
здатш активувати окиснення жирних кислот, у той час як синтез i лiполiз de novo пригшчуеться при збтьшен-нi концентраци КЖК. Це механiзм вiдiграе захисну роль вщ токсично! ди КЖК шляхом зниження !х концентраци в nra3Mi кровi [16] i, як наслщок, зниження маси тiла [17].
КЖК, а саме прошонова кислота, беруть участь у регуляци синтезу жовчних кислот i обмiну холестеро-лу. У дослiдженняx на тваринах i людях було показано, що за умов збiльшення концентраци КЖК вщбувалось зменшення холестеролу в плазмi кровi [18, 19]. Холес-терол синтезуеться з ацетил-КоА через складний мета-болiчний шлях за участю 3-пдрокси-3-метилглутарил-КоА-редуктази (рис. 2) [20].
BiAbHi жирнi кислоти як маркери запалення
Склад полiненасичениx жирних кислот (ПНЖК), загальних лiпiдiв i власне клггинних мембран залежить вiд зовшшшх факторiв: характеру харчування, наць ональних особливостей, мiсця проживання, способу життя. Омега-3 (ю-3) i омега-6 (ю-6) ПНЖК е есенць альними нущентами, що беруть участь в однакових бiоxiмiчниx реакцiяx, проте з них синтезуються рiзнi за своею дiею ейкозано!ди й докозано!ди. Ейкозано!ди, що синтезуються з класу ю-6 ПНЖК, можуть активь зувати процеси запалення, iмуннi реакци (пролiфера-
цiю лейкоцитав, утворення антитiл i цитокiнiв, адге-зiю), гiперкоагупяцiю кровi, пiдвищувати активнють процесiв перекисного окиснення лiпiдiв, посилювати метаболiзм оксиду азоту. Ейкозано1ди, що синтезуються з класу ю-3 ПНЖК (тромбоксани, простациклiни й лейкотрieни), можуть знижувати прояви запалення за рахунок зменшення синтезу цитокшв i частко-во конкурентно замшювати в клiтинних мембранах ю -6 ПНЖК i арахщонову кислоту. Отже, при перебiгу запальних захворювань важливе значення мае те, якi саме ПНЖК надходять в органiзм [22].
Шдвищення рiвня ВЖК викликае рiзнi шкiдливi ефекти: пiдвищення в плазмi кровi вмiсту лшопроте!-нiв дуже високо'1 щiльностi, гiпертензiю й ендотелiаль-ну дисфункцiю [23]. Крiм того, жирш кислоти можуть стимулювати експресш генiв у макрофагах, моноцитах i адипоцитах. Як сигнальнi молекули, жирнi кислоти можуть сприяти запаленню й розвитку деструктивних процесiв [23]. В експериментах на щурах було показано, що введення 1м сумiшi лшщв з гепарином призво-дило до шдвищення рiвня експреси печiнкового фактора некрозу пухлини та штерлейкшу-6 (IL-6) на тлi значного зростання рiвня ВЖК у кровi [24].
Дiагностичне значення також може мати пдви-щення окремих фракцiй ВЖК. Так, збтьшення рiвня пальмггиново! (С16:0) i лшолево'1 кислот (С18:2п-6) викликае значну шдукцш IL-6, що пщтверджуе гiпотезу
ш-3 родина а-лшолева кислота 18:3 ш-3
Стеаридонова кислота 18:4 ш-3
U
Ейказотетраснова кислота 20:4 ш-3
Ейказопентаснова кислота 20:5 ш-3
К
Доксапентаснова кислота 22:5 ш-3
к
Доксагексаснова кислота 22:6 ш-3
ЕйкозаноУди
□ A6 десатураза С
Елонгаза
С
ПГЕ1, ПГФ10,
ТКСА1 блокуе ЛТ4
>
□ A5 десатураза С
ПГД2, ПГЕ2, ПГФ20, ПГ12, ТКСА2, ЛТА4, ЛТВ4, ЛТС4, ЛТД4, ЛТЕ4
Елонгаза
□ A4 десатураза С.
►
Блокуе ПГ
ш-6 родина а-лшолева кислота 18:2 ш-6
Y-лiнолева кислота 18:3 ш-6
(
(
Дигомо-Y-лiнолева кислота 20:5 ш-6
=>1
Aрахiдонова кислота 20:4 ш-6
» I
Докозатетраснова кислота 22:4 ш-6
Докозатетраснова кислота 22:5 ш-6
Зниженнязапалення
Посиленнязапалення
Примаки: ПГ — простагландини, ПГ1 — простациклни; ТКС — тромбоксан; ЛТ — лейкотр1ени.
Рисунок 3 — Участь ВЖК у регуляци синтезу сигнальних запальних молекул
про лшотоксичну даю ВЖК i ушкодження судин при ix довготривалш да [25]. Також маркерами запальних процесiв можуть бути араxiдонова (С20:4), додекано'1-нова (С12:0) i лшолева (С18:3) ВЖК, а також таи оме-га-3 полiненасиченi жирнi кислоти (ю-3 ПНЖК), як докозагексаенова жирна кислота (С22:6).
Останнiм часом бтьшють вчених вважають, що ю-3 ПНЖК формують адекватну вiдповiдну реакцiю клггин органiзму на дiю зовнiшнix патогенних факто-рiв, регулюють лiпiдний обмш, запобiгають розвитку запалення, утворенню тромбiв, порушенню серцевого ритму. Було показано, що ю-3 ПНЖК знижують про-дукцiю арахщоново! кислоти та il прозапальних похщ-них — лейкотрiену С4 i тромбоксану В2 та впливають на експресiю генiв, що регулюють активнють метабо-лiчниx процешв та iмунноï вiдповiдi [26].
Крiм того, ПНЖК мають гiпотензивну й анти-аритмiчну дiю, знижуючи чутливють до агонiстiв адренорецепторiв. Встановлено, що ю-3 ПНЖК здат-нi конкурентно замдаувати у фосфолiпiдаx клiтинниx мембран арахщонову кислоту [27]. Продукти перетво-рення араxiдоновоï кислоти — лейкотрiени, проста-гландини та тромбоксани — мають потужш бiологiчнi ефекти та можуть впливати на перебiг патолопчних процесiв, зокрема виявляють протромботичну, про-агрегантну, прозапальну та вазоконстрикторну дй'. Накопичуеться все бiльше доказiв, що рецептори, яы активуються пролiфераторами пероксисом (PPAR), зокрема ю-3 ПНЖК, мають протизапальш ефекти [28]. Доведено наявнють генiв, експресiя яких практично повнютю залежить вiд активацй' PPAR. До таких гешв належить ген, що кодуе транспортний бiлок вшьних жирних кислот (FATP), i природний антагошст рецептора iнтерлейкiну-1 (IL-1ra). Однак багато питань, що стосуються меxанiзмiв впливу ю-3 ПНЖК на продукщю ейкозаноïдiв та експресiю генiв, залишаються нез'ясованими.
Дефiцит есенцiальних жирних кислот
На думку ряду авторiв, дефщит есенцiальниx поль ненасичених жирних кислот у клгганах може бути од-нiею з причин формування метаболiчниx розладiв, таких як метаболiчний синдром, стеатоз печiнки та шшь
Однiею з причин метаболiчного синдрому може бути порушення активного рецепторного (апоВ/100) транспорту ПНЖК у складi лшопротещв [5, 6]. Ендо-генний дефщит у китинах ПНЖК призводить до змши жирно-кислотного складу фосфолшщв i фiзико-xiмiч-них властивостей плазматичних мембран, зниження ix у рщиш, порушення функцiонування рецепторiв до ш-сулiну й транспортних систем надходження в клiтину глюкози. Закономiрним наслщком блокади рецептор-опосередкованого трансферу жирних кислот е ком-пенсаторне збтьшення пасивного поглинання клгга-нами ВЖК [7].
Пристосування клгган до такого типу транспорту жирних кислот активiзуе лiполiз, посилюе секрецiю iнсулiну й сприяе формуванню гiперiнсулiнемiï [6]. У свою чергу, гiперiнсулiнемiя шляхом порушення
авторегуляци iнсулiнових рецепторiв ще бтьше посилюе периферичну iнсулiнорезистентнiсть.
У 2016 рощ в лабораторш бюх1ми ДУ «1нститут гастроентерологи НАМН Украши» було придбано су-часний апаратно-програмний комплекс для медичних дослiджень на базi газового хроматографа «Хрома-тек-Кристалл 5000». Одним i3 прiоритетниx напрям-KiB у медичних дослiдженняx у рамках дшчих науко-во-дослiдниx тем шституту е дослiдження з вивчення особливостей спектра коротколанцюгових та вшьних жирних кислот (метаболiчний профiль), лшщв та фос-фолiпiдiв у бюлопчних субстратах (сироватка кровi, бiоптат печшки) з метою покращення дiагностики за-хворювань гепатобiлiарноi системи та шлунково-киш-кового тракту.
Конфлшт iHTepeciB. Автори заявляють про вщсут-нiсть конфлiкту iнтересiв при шдготовщ даноi статтi.
References
1. Chen R, Han S, Dong D, Wang Y, Liu Q, Xie W, Li M, Yao M. Serum fatty acid profiles and potential biomarkers of ankylosing spondylitis determined by gas chromatography-mass spectrometry and multivariate statistical analysis. Biomed Chromatogr. 2015 Apr;29(4):604-11. doi: 10.1002/bmc.3321.
2. Wang DC, Sun CH, Liu LY, Sun XH, Jin XW, Song WL, Liu XQ, Wan XL. Serum fatty acid profiles using GC-MS and multivariate statistical analysis: potential biomarkers of Alzheimer's disease. NeurobiolAging. 2012 Jun;33(6):1057-66. doi: 10.1016/j. neurobiolaging.2010.09.013
3. Cao H, Hotamisligil GS. Fatty acid C16:1N7-palmitoleate a lipokine and biomarker for metabolic status: President And Fellows Of Harvard College. Pat. US 9239334 B2, IPC/US2009/056176. No. US 13/062,527; Date ofPat. Jan. 19, 2016.
4. Bulanova AV, Poliakov UL. Hromatografla v medicinie i bi-ologii [Chromatography in medicine and biology]. 5th ed. Samara: Samarskiy universitet; 2006. 116 p. (In Russian)
5. Bogdanov M, Matson WR, WangL, etal. Metabolomic profiling to develop blood biomarkers for Parkinson's disease. Brain. 2008 Feb;131(Pt 2):389-96. doi: 10.1093/brain/awm304.
6. Wikoff WR, Gangoiti JA, Barshop BA, Siuzdak G. Metabo-lomics identifies perturbations in human disorders of propionate metabolism. Clin Chem. 2007Dec;53(12):2169-76. doi: 10.1373/ clinchem.2007.089011.
7. Jiang M, Chen T, Feng H, et al. Serum metabolic signatures of four types of human arthritis. J Proteome Res. 2013 Aug 2;12(8):3769-79. doi:10.1021/pr400415a.
8. Perez-Cornago A, Brennan L, Ibero-Baraibar I, et al. Me-tabolomics identifies changes in fatty acid and amino acid profiles in serum of overweight older adults following a weight loss intervention. J Physiol Biochem. 2014 Jun;70(2):593-602. doi:10.1007/s13105-013-0311-2.
9. Jonsson P, Gullberg J, Nordstrom A, Kusano M, Kowal-czyk M, Sjostrom M, Moritz T. A strategy for identifying differences in large series of metabolomic samples analyzed by GC/ MS. Anal Chem. 2004 Mar 15;76(6):1738-45. doi: 10.1021/ ac0352427.
10. Jonsson P, Johansson AI, Gullberg J, Trygg J, A J, Grung B, Marklund S, Sjostrom M, Antti H, Moritz T. High-throughput
data analysis for detecting and identifying differences between samples in GC/MS-basedmetabolomic analyses. Anal Chem. 2005 Sep 1;77(17):5635-42. doi: 10.1021/ac050601e.
11. Lien SK, Kvitvang HF, Bruheim P. Utilization of a deu-terated derivatization agent to synthesize internal standards for gas chromatography-tandem mass spectrometry quantification of si-lylatedmetabolites. J Chromatogr A. 2012 Jul 20;1247:118-24. doi: 10.1016/j.chroma.2012.05.053.
12. Stigtera ECS, Letsioua S, Broeka NJ, et al. Development and validation of a quantitative LC-tandem MS assay for hexadeca-4,7,10,13-tetraenoic acid in human and mouse plasma. J Chromatogr B. 2013;925:16-19. doi: 10.1016/j.jchromb.2013.01.012.
13. Mironov AU. Gas chromatography and mass-specrom-etry in diagnosis of anaerobes. Almanah kilnicheskoy mediciny. 2012;26: 45-51. (In Russian)
14. Roy CC, Kien CL, Bouthillier L, Levy E. Short-chain fatty acids: ready for prime time? Nutr Clin Pract. 2006Aug;21(4):351-66. doi: 10.1177/0115426506021004351.
15. Bloemen JG, Venema K, van de Poll MC, Olde Damink SW, Buurman WA, Dejong CH. Short chain fatty acids exchange across the gut and liver in humans measured at surgery. Clin Nutr. 2009Dec;28(6):657-61. doi: 10.1016/j.clnu.2009.05.011.
16. Ge H, Li X, Weiszmann J, Wang P, Baribault H, Chen JL, Tian H, Li Y. Activation of G protein-coupled receptor 43 in adipocytes leads to inhibition of lipolysis and suppression of plasma free fatty acids. Endocrinology. 2008 Sep;149(9):4519-26. doi: 10.1210/en.2008-0059.
17. Lin HV, Frassetto A, Kowalik EJ Jr, Nawrocki AR, Lu MM, Kosinski JR, Hubert JA, Szeto D, Yao X, Forrest G, Marsh DJ. Butyrate and propionate protect against diet-induced obesity and regulate gut hormones via free fatty acid receptor 3-indepen-dent mechanisms. PLoS One. 2012;7(4):e35240. doi:10.1371/ journal.pone.0035240.
18. Fushimi T, Suruga K, Oshima Y, Fukiharu M, Tsuka-moto Y, Goda T. Dietary acetic acid reduces serum cholesterol and triacylglycerols in rats fed a cholesterol-rich diet. Br J Nutr. 2006 May;95(5):916-24. doi: 10.1079/BJN20061740.
19. Kondo T, Kishi M, Fushimi T, Ugajin S, Kaga T. Vinegar intake reduces body weight, body fat mass, and serum triglyceride
levels in obese Japanese subjects. Biosci Biotechnol Biochem. 2009 Aug;73(8):1837-43. doi: 10.1271/bbb.90231.
20. den Besten G, van Eunen K, Groen AK, Venema K, Reijn-goud DJ, Bakker BM. The role of short-chain fatty acids in the interplay between diet, gut microbiota, and host energy metabolism. J Lipid Res. 2013 Sep;54(9):2325-40. doi:10.1194/jlr.R036012.
21. Donohoe DR, Garge N, Zhang X, Sun W, O'Connell TM, Bunger MK, Bultman SJ. The microbiome and butyrate regulate energy metabolism and autophagy in the mammalian colon. Cell Metab. 2011 May 4;13(5):517-26. doi: 10.1016/j. cmet.2011.02.018.
22. Fedorciv OE, Yarea NM. Omega-3 polyunsaturated fatty acids and peroxide lipid oxidation process in the patients suffering from juvenile rheumatoid arthritis. Sovremennaya pediatriya. 2010;4:90.
23. Ormseth MJ, Swift LL, Fazio S, et al. Free fatty acids are associated with insulin resistance but not coronary artery atherosclerosis in rheumatoid arthritis. Atherosclerosis. 2011 Dec;219(2):869-74. doi: 10.1016/j.atherosclerosis.2011.09.005.
24. Boden G, She P, Mozzoli M, Cheung P, et al. Free fatty acids produce insulin resistance and activate the proinflammatory nuclear factor-kappaB pathway in rat liver. Diabetes. 2005 Dec;54(12):3458-65. doi: 10.2337/diabetes.54.12.3458.
25. Frommer KW, Schäffler A, Rehart S, Lehr A, MüllerLadner U, Neumann E. Free fatty acids: potential proinflam-matory mediators in rheumatic diseases. Ann Rheum Dis. 2015 Jan;74(1):303-10. doi: 10.1136/annrheumdis-2013-203755.
26. Shysh AM, Kaplinskii SP, Nagibin VS, Dosenko VYe, Moy-benko OO. Investigation of anti-inflammatory action of omega-3 polyunsaturated fatty acids. Pathology. 2011;8(3):74-77. (In Russian)
27. Breslow JL. n-3 fatty acids and cardiovascular disease. Am J Clin Nutr. 2006 Jun;83(6 Suppl):1477S-1482S. PMID: 16841857.
28. Abbate A, Salloum FN, Vecile E, et al. Anakinra, a recombinant human interleukin-1 receptor antagonist, inhibits apoptosis in experimental acute myocardial infarction. Circulation. 2008 May 20;117(20):2670-83. doi: 10.1161/CIRCULA-TIONAHA.107.740233.
OTpuMaHO 15.04.2017 ■
Диденко В.И., Кленина И.А., Бабий С.О., Макарчук В.А. ГУ «Институт гастроэнтерологии НАМН Украины», г. Днепр, Украина
Актуальность определения спектра свободных жирных кислот в биологических субстратах для диагностики гастроэнтерологических заболеваний
Резюме. В статье рассмотрена роль свободных жирных кислот в патогенезе метаболических и гастроэнтерологических заболеваний. Обоснована целесообразность использования метода газовой хроматографии для определения жирноки-слотного состава биологических жидкостей (сыворотка крови, моча, кал и т.д.). Показано, что свободные жирные кислоты принимают участие в формировании структурных компонентов клеток, энергетическом гомеостазе и выполняют роль сигнальных молекул или их предшественников, поэтому нарушение регуляции метаболизма жирных кислот может привести к системным изменениям действия инсулина, а также обмена глюкозы в жировой ткани, мышцах и печени. При различных патологических состояниях происходит увеличение отдельных фракций липидного спектра, что отмечается
раньше, чем изменение активности ферментов или диагностических маркеров белкового происхождения. Так, коротко-цепочечные жирные кислоты могут быть использованы для установления синдрома избыточного бактериального роста в кишечнике. Увеличение фракции полиненасыщенных жирных кислот может активизировать процессы воспаления, иммунологические реакции, гиперкоагуляции крови, повышать активность процессов перекисного окисления липидов. Также маркерами воспаления могут быть арахидоновая (С20:4), додеканоиновая (С12:0) и линолевая (С18:3) свободные жирные кислоты. Кроме увеличения содержания свободных жирных кислот в биологических жидкостях, значение имеет их дефицит, который невозможно определить с помощью стандартных лабораторных методов. Доказанным фактом
является то, что дефицит эссенциальных жирных кислот может быть одной из причин формирования метаболического синдрома, неалкогольной жировой болезни печени и других заболеваний, связанных с обменом веществ. Таким образом, хроматография на сегодняшний день является единственным методом, позволяющим оценить жирнокислотный состав пробы. Преимуществом метода газовой хроматографии является скорость проведения и чувствительность метода, бла-
годаря чему возможно выявить наименьшие концентрации соединений в исследуемом образце (до 10-12 моль). Внедрение этого метода в клиническую практику врачей-гастроэнтерологов позволит диагностировать заболевания на раннем этапе их развития и поможет правильно выбрать метод лечения. Ключевые слова: газовая хроматография; свободные жирные кислоты; короткоцепочечные жирные кислоты; полиненасыщенные жирные кислоты
V.I. Didenko, I.A. Klenina, S.O. Babii, V.A. Karachynova
State Institution "Institute of Gastroenterology of the National Academy of Medicine Sciences of Ukraine", Dnipro, Ukraine
Topicality of identification of free fatty acids pattern in biologic substrates in the diagnosis of gastroenterological diseases
Abstract. The article shows the role of free fatty acids in the pathogenesis of metabolic and gastroenterological disorders. An expediency of gas chromatography method for determination of free fatty acids pattern in biologic samples (blood serum, urine, feces and other) was substantiated. The role of free fatty acids in the cell structure components formation, energetic homeostasis and signal molecules or their precursor production was shown. So, disorders of regulation of free fatty acids metabolism lead to systemic fails of insulin action, such as glucose metabolism in adipocytes, muscles and liver. Increase in several fractions of lipid pattern takes place in different pathologic states. These changes occur earlier than changes of enzymes activity or other protein markers. For example, short chain fatty acids can be used for identification of syndrome of bacterial overgrowth in the intestines. Increase in polyunsaturated fatty acid fraction activates inflammation process, immune reactions, blood hypercoagula-
tion, activation of lipid peroxidation. Also, arachidonic (C20:0), dodecanoic (C12:0) and linoleic (C18:3) acids are markers of inflammation processes. In addition, deficiency of free fatty acids is very important aspect of diagnois. It can't be uncertified by standard laboratory methods. Proven fact is that essential fatty acids can be a cause of metabolic syndrome, non-alcoholic fatty liver disease formation such as other diseases associated with metabolism. So, only chromatography today is a method for determination fatty acid pattern. The advantages of gas chromatography are rapid realization and high accuracy. Thus, identification of trace concentrations (about 10-12 mole) is possible. Implementation of this method into the clinical practice of gastroenterology specialists allows the early diagnosis of pathologies and choice of correct treatment.
Keywords: gas chromatography; free fatty acids; short chain fatty acids; polyunsaturated fatty acids
