CC BY
198
биохимия
© коллектив авторов, 2012
УДК 616.36-003.826-092
в. Н. Титов, К. в. Иванова, П. П. Малышев, С. И. Каба, Ю. К. Ширяева
единение патогенеза синдрома резистентн0сти к инсулину и неалкогольной жировой болезни печени. нарушение метаболизма жирных кислот и триглицеридов
ФГУ Российский кардиологический научно-производственный комплекс Минздравсоцразвития России, Москва
Патогенез неалкогольной жировой болезни печени - стеатоза - остается неясным, как и гибель гепатоцитов по типу апоптоза, развитие биологической реакции воспаления, превращение его в стеатогепатит с последующим фиброзом и формированием атрофического цирроза. Мы полагаем, что основу стеатоза составляют высокое содержание в пище пальмитиновой насыщенной жирной кислоты - ЖК (Пальм н-ЖК), С 16:0 усиление эндогенного синтеза ее из углеводов пищи, из глюкозы (ГЛЮ), развитие резистентности к инсулину (ИНС). Оно проявляется в неспособности гормона активировать окисление в клетках ГЛЮ и синтез из эндогенной Пальм н-ЖК С 18:1 олеиновой моноеновой ЖК. Резистентность к ИНС инициирует патологический процесс на уровне паракринных сообществ клеток; результатом этого является постоянное повышение содержания в межклеточной среде неэтерифицированных ЖК и усиление пассивного поглощения их клетками. Филогенетически древние митохондрии не начнут окислять ГЛЮ, пока в цитозоле присутствуют неэтерифицированные ЖК и есть возможность их окислять. Для устранения нежелательного действия полярной Пальм н-ЖК (реакция паль-миотоилирования) клетки этерифицируют ее со спиртом глицерином в триглицериды, которые депонируют в цитозоле или секретируют в кровь в форме липопротеинов очень низкой плотности. При резистентности к ИНС синтезированная гепатоцитами из ГЛЮ Пальм н-ЖК не превращается далее в олеиновую моно-ЖК; клетки вынуждены этерифицировать эндогенную (экзогенную) Пальм н-ЖК в состав афизиологичных пальмитиновых триглицеридов (Пальм н-ЖК в позиции sn-2 спирта глицерина). При этом формируются триглицериды типа пальмитат-пальмитат-олеат и даже трипальмитат. Температура плавления последнего 48oC; температура плавления физиологического триолеата 13oC. Внутриклеточные липазы практически не могут гидролизовать пальмитиновые триглицериды, и перегруженные ими гепатоциты гибнут по типу апоптоза. Формируемые тельца апоптоза нарушают биологическую функцию эндоэкологии и запускают биологическую реакцию воспаления; при этом стеатоз превращается в стеатогепатит. Профилактика стеатоза состоит в резком ограничении в пище содержания Пальм н-ЖК. Лечебное воздействие направлено на снижение образования пальмитиновых триглицеридов путем конкурентной этерификации Пальм н-ЖК не в триглицериды, а в фосфатидилхолин (симметричные фосфолипиды сои), усиление окисления Пальм н-ЖК в пероксисомах (глитазоны и фибраты), уменьшение резистености к ИНС (бинуанид-метформин).
Ключевые слова: неалкогольная жировая болезнь печени, жирные кислоты, триглицериды, инсулин, резистентность к инсулину
V.N. Titov, K.V. Ivanova, P.P. Malyshev, S.I. Kaba, Yu.K. Shiryayeva
the unity of pathogenesis of insulin resistance syndrome and non-alcoholic fatty disease of liver. the metabolic disorder of fatty acids and triglycerides
The pathogenesis of non-alcoholic fatty disease of liver (steatosis) is .still as unclear as a loss of hepatocytes .similar to apoptosis, development of biological reaction of inflammation, its transformation into steatohepatitis with subsequent fibrosis and formation of atrophic cirrhosis. The article suggests that steatosis is developed due to higher concentration ofpalmitic saturated fatty acid (C 16:0) in food, intensification of its endogenic synthesis from food carbohydrates and glucose and development of insulin resistance. It is displayed in in hormone ability to activate both oxidation in cells of glucose and synthesis of oleic monoene fatty acid from palmitic saturated fatty acid (C 18:1). The insulin resistance initiates pathologic process on the level of paracrine associations of cells resulting in permanent increase of concentration of non-etherified fatty acids in intercellular medium and intensification of their passive absorption by cells. The phylogenetically ancient mitochondrions will not to oxidize glucose until non-etherified fatty acids are present in cytosol and hence there is an opportunity to oxidize them. To eliminate undesirable action of polar saturated palmitic fatty acid, the cells etherfy it by spirit glyceride into triglycerides to deposit in cytosol or to secrete into blood in a form of lipoproteins of very low density. Under insulin resistance, saturated palmitic fatty acid synthesized by hepatocytes from glucose, does not further transform into oleic monoenic fatty acid. The cells are to etherify endogenic (exogenic) palmitic saturated fatty acid into composition of aphysiologic palmitic triglycerides (saturated palmitic fatty acid in position sn-2 of spirit glyceride). At that, triglycerides ofpalmitat-palmitat-oleat and even tripalmitat type are formed. The melting temperature of tripalmitat is 48o C and melting temperature ofphysiologic trioletat is 13o C. The intracellular lipases factually can't hydrolyze palmitic triglycerides. So, hepatocytes, overloaded by them, are destroyed in a way similar to apoptosis. The formed corpuscles of apoptosis disorder the biologic function of endoecology and trigger biologic reaction of inflammation. At that, steatosis changes into steato-hepatitis. The prevention of steatosis consists in dramatic restriction of concentration ofpalmitic saturated fatty acid in food. The treatment effect is targeted to: decreasing the formation of palmitine triglycerides by force of concurrent etherification of palmitic saturated fatty acid not into triglycerides but into phosphatidylcholine (symmetric phospholipids of soya); intensification of oxidation ofpalmitic saturated fatty acid in peroxisomes (glytazones andfibrates); decrease of insulin resistance (binuanide metformine).
Key words: non-alcoholic fatty disease of liver, fatty acid, triglyceride, insulin, insulin resistance
Начиная с конца XIX века медицина стала все чаще встречаться со столь распространенной в настоящее время в популяции человека патологией, как ожирение - увеличение массы тела за счет накопления жировой ткани. В XX веке оно приобрело характер "метаболической пандемии". Для понимания этого достаточно обратить внимание на то, что происходило в Китае - стране, которая в течение десятков лет испытывала трудности с продовольствием. С началом экономического роста и улучшения благосостояния жителей широкое экономическое сотрудничество привело к распространению по всей стране предприятий быстрого питания (фастфуд). Прошло 10 лет, и в Китае поставлен вопрос о необходимости чуть ли не принудительного лечения детей с ожирением. Ожирение, по нашему мнению, - результат нарушения двух биологических функций: биологической функции трофологии (питания), биологической реакции внешнего питания (экзотрофии) и биологической функции локомоции, функции движения. Именно становление биологической функции локомоции оказало наиболее выраженное влияние на анатомию и физиологию организма многоклеточных путем становления нового, третьего уровня гуморальной и вегетативной регуляции метаболизма - уровня целостного организма [7]. Ожирение является результатом повышения индукции субстратом (пищей) при выраженном понижении окисления субстратов в митохондриях по причине отсутствия интенсивной физической активности.
В филогенезе регуляция метаболизма на уровне организма органично надстроилась над филогенетически более ранней гуморальной регуляцией в паракринных сообществах клеток - структурных единицах каждого из органов и над самой ранней в филогенезе аутокрин-ной регуляцией каждой из клеток. Все три уровня регуляции in vivo функционируют сочетанно в полном соответствии, мы полагаем, с описанным нами методологическим приемом общей биологии - биологической субординацией: сформированные на более поздних степенях филогенеза гуморальные, гормонально-нервно-гуморальные медиаторы органично надстраиваются над ранее существующими уровнями регуляции, функционально с ними сотрудничают, но не в силах оказать влияние на филогенетически более ранние регуляторные системы. Гуморальная регуляция с уровня организма не может вмешиваться в те процессы, которые регулированы локально на уровне паракринных сообществ клеток. В той же степени паракринный уровень не может повлиять на аутокринную регуляцию в каждой клетке. Это в полной мере соответствует и еще одному описанному нами методологическому принципу - принципу преемственности при становлении в филогенезе биологических функций и биологических реакций, органов и систем [8]. Эволюционный процесс in vivo происходит не путем создания чего-то совсем нового, а путем длительного совершенствования того, что сформировано на более ранних ступенях филогенеза. Реакции метаболизма, которые формируются на уровне организма при становлении филогенетически поздней биологической функции локомоции, несомненно, более совершенны,
Для корреспонденции:
Титов Владимир Николаевич, д-р мед. наук, проф., руководитель
лаб. клин. биохимии липидов
Адрес: 122551, Москва, ул. 3-я Черепковская, 15а
Телефон: 414-63-10
E-mail: vn_titov@mail.ru
более производительны по сравнению с более ранними, но и они не лишены недостатков. Вот эти-то недостатки регуляции на уровне организма и являются, по нашему мнению, основой патогенеза таких наиболее распространенных в патологии человека заболеваний, как атеросклероз, ожирение, сахарный диабет, метаболический синдром, эссенциальная артериальная гипертония и неалкогольная жировая болезнь печени. Единение патогенеза этих заболеваний состоит в том, что они включают нарушения метаболизма жирных кислот (ЖК). Если частота распространения заболевания в популяции превышает 5-7%, основу его патогенеза составляет нарушение одной из биологических функций.
Наиболее частым последствием нарушения биологической функции трофологии (питания) и особенностью "вестерн-диеты" являются ожирение и синдром резистентности (РЕЗ) к инсулину - РЕЗ к ИНС. Это часто приводит к накоплению ЖК в форме триглицеридов (ТГ) в цитозоле филогенетически поздних ИНС-зависимых гепатоцитов, Р-клеток островков Лангерганса и кардио-миоцитов. Поначалу развивается процесс избыточного накопления в клетках ТГ; далее формируется патофизиологическое состояние стеатоза печени. Далее, когда перегруженные афизиологичными ТГ клетки начинают гибнуть по типу апоптоза, тельца апоптоза становятся в межклеточной среде биологическим "мусором", происходит нарушение биологической функции эндоэкологии - функции "чистоты" межклеточной среды. Для этого в паракринных сообществах на уровне организма происходит формирование биологической реакции воспаления. Со времен И. И. Мечникова поглощение (фагоцитоз) и утилизацию эндогенного (экзогенного) биологического "мусора" функциональными фагоцитами-нейтрофилами и оседлыми макрофагами - мы именуем биологической реакцией воспаления. При формировании эндогенного, асептического воспаления стеатоз печени постепенно превращается в стеатогепатит с развитием выраженной лимфоидной инфильтрации, недостаточности функции печени, фиброза и далее атрофического цирроза печени. В США 14% трансплантаций печени производят по причине стеатогепатита, логичным продолжением которого является атрофический цирроз печени [17]. В популяции США при использовании метода магнитно-резонансной спектроскопии (томографии) печени у пациентов с метаболическим синдромом стеатоз выявлен более чем в 40% случаев. При обследовании детей с ожирением увеличение отложения ТГ в печени часто прогрессирует. Какие же нарушения метаболизма ЖК и ТГ являются причиной стеатоза печени и далее развития стеатогепатита?
Неалкогольная жировая болезнь печени (стеатоз) включает накопление ТГ в цитозоле гепатоцитов в форме липидных капель (стеатоз), присоединение биологической реакции воспаления с развитием стеатогепатита; далее происходит формирование фиброза и атрофического цирроза печени. В США это наиболее частая причина нарушения функции печени; им страдает более 30 млн человек. Наиболее частым нарушением in vivo при стеатозе является РЕЗ к ИНС; полагают, что стеатоз может быть и компонентом метаболического синдрома. Высказано мнение о двух основных факторах становления патологии и прогрессирования заболевания: накоплении ЖК в цитозоле гепатоцитов в форме неполярных ТГ и гибели клеток по типу апоптоза с нарушением биологической функции эндоэкологии с активацией биологической реакции воспаления и морфологической картиной неалкогольного стеатогепатита. Частота стеа-
Рис. 1. Мобилизация АЛБ+НЭЖК из адипоцитов и метаболические превращения ЖК в гепатоцитах (окисление в митохондриях, синтез ЖК de novo, запасание в цитозоле и секреция в форме ТГ в составе ЛПОНП).
КАТ-1 - карнитинпальмитоилацилтрансфераза; ГЗЛ - гормонозависимая липаза; 1 - ацетил-КоА-цитратлипаза; 2 - ацетил-КоА-карбоксилаза; 3 - синтаза ЖК; 4 - пальмитоил-КоА-элонгаза; 5 - стеаторил-КоА-десатураза.
тоза в популяциях составляет 14-24%; заболевают, как правило, взрослые. Наиболее часто заболевание сопровождает ожирение, РЕЗ к ИНС и сахарный диабет 2-го типа [17].
Накопление ЖК в форме ТГ в цитозоле гепатоцитов происходит соответственно биохимическим процессам, часть из которых приведена на рис. 1. Причиной РЕЗ к ИНС гепатоцитов, как и иных ИНС-зависимых клеток, является повышение в межклеточной среде содержания полярных, неэтерифицированных ЖК (НЭЖК), которые между клетками переносят липидтранспортный белок альбумин (АЛБ) в комплексах АЛБ+НЭЖК. Клетки пассивно поглощают НЭЖК путем диффузии через плазматическую мембрану по градиенту концентрации межклеточная среда ^ цитозоль. При поступлении НЭЖК в цитозоль митохондрии клеток сразу начинают их окислять, при этом они конкурентно останавливают окисление глюкозы (ГЛЮ). Это не имеет отношения к циклу Рендла [45] (цикл ГЛЮ ^ НЭЖК); этот цикл функционирует только на аутокринном уровне при недостатке в цитозоле одного из субстратов - ГЛЮ или ЖК. К формированию синдрома РЕЗ к ИНС и к нарушению регуляции на уровне организма цикл Рендла отношения не имеет.
Если мы с учетом физико-химических условий, которые, можно полагать, существовали на ранних ступенях филогенеза, расставим все субстраты окисления митохондриями в порядке уменьшения константы скорости реакции, образования ацетил-КоА и синтеза АТФ в цикле Кребса, получится такая последовательность:
1. кетоновые тела - метаболиты самой короткой С 4 масляной ЖК - бутирата: Р-гидроксибутират, ацетоаце-тат и ацетон;
2. короткоцепочечные С 6-С 10 насыщенные ЖК (н-ЖК);
3. среднецепочечные С 12 и С 14 н-ЖК;
4. длинноцепочечная С 16:0 пальмитиновая н-ЖК (Пальм н-ЖК), для которой во внутренней мембране митохондрии имеют специфичный транспортер карнитинпальмитоилацил-трансферезу;
5. ю-9 Эндогенная и ю-6 экзогенная С 18:1 олеиновая моно-ЖК, которая при наличии двойной связи (-С=С-) в цепи имеет высокую константу скорости окисления [2] по сравнению с Пальм н-ЖК. Последней в ряду окисления субстратов оказывается ГЛЮ.
Становление этой последовательности, можно полагать, произошло на ранних ступенях филогенеза, еще в митохондриях прокариотов (безъядерных клеток), и, согласно методологическому принципу "биологической субординации" и биологическим "запретам" эволюции [5], эти особенности изменениям не подлежат. Митохондрии начинают окислять ГЛЮ только при условии, что в цитозоле клеток нет субстратов с более высокой константой скорости окисления, чем ГЛЮ.
При усилении пассивного поглощения клетками НЭЖК и появлении их в цитозоле митохондрии остановят окисление ГЛЮ и произойдет повышение ее концентрации в цитозоле, которая физиологически всегда несколько ниже, чем в межклеточной среде. Гидрофильная ГЛЮ не может диффундировать через гидрофобную плазматическую мембрану, и ее пассивно (по градиенту концентрации) переносят в цитозоль глюкозные транспортеры - от филогенетически раннего ГЛЮТ1 до позднего, ИНС-зависимого ГЛЮТ4. При понижении окисления в митохондриях клетки уменьшают и пассивное поглощение ГЛЮ из межклеточной среды с формированием гипергликемии и далее компенсаторной гиперин-сулинемии. Синдром РЕЗ к ИНС формируется во всех ситуациях in vivo на уровне организма, когда филогенетически поздний ИНС не может:
• блокировать липолиз в клетках рыхлой соединительной ткани (РСТ) филогенетически ранних паракринных сообществ, в которых его локально активируют филогенетически ранние гуморальные медиаторы (тиреоид-ные гормоны, соматотропный гормон, катехоламины и глюкокортикоиды);
• понизить содержание в межклеточной среде АЛБ + НЭЖК;
• остановить пассивное поглощение клетками НЭЖК и предотвратить этим блокаду окисления митохондриями ГЛЮ.
Если в каких-то паракринных сообществах in vivo длительно будут происходить усиление липолиза в ин-терстициальных клетках РСТ при действии локальных гормонов, активация гормонозависимой липазы и высвобождение из триглицеридов НЭЖК или формирова-
ние локального очага биологической реакции воспаления и мобилизации НЭЖК это приведет к повышению в межклеточной среде содержания АЛБ+НЭЖК и формированию краткого (длительного) синдрома РЕЗ к ИНС.
Синдром РЕЗ к ИНС характеризуют:
• постоянно повышенное содержание в межклеточной среде (плазме крови) АЛБ+НЭЖК и пассивное усиленное поглощение клетками НЭЖК по градиенту концентрации;
• компенсаторная гиперинсулинемия, которая имеет целью все-таки заблокировать липолиз в клетках РСТ паракринных сообществ;
• активация синтеза в гепатоцитах гликогена;
• усиление липогенеза - синтеза Пальм н-ЖК из того количества ГЛЮ, которое клетки не окислили в митохондриях при наличии в цитозоле НЭЖК.
По сути при синдроме РЕЗ к ИНС всю ГЛЮ, которую не окислили митохондрии, клетки используют в реакциях липогенеза, в синтезе Пальм н-ЖК. Это соответствует биологической роли ИНС - обеспечению субстратами энергии биологической функции локомоции. И не стоит говорить, как много функций выполняет in vivo ИНС; он исполняет только одну эту биологическую функцию. В то же время реализация ее является многогранной, в первую очередь по причине наличия двух субстратов для синтеза АТФ: НЭЖК и ГЛЮ. Вместе с тем даже выраженная гиперинсулинемия не может ингибировать активность гормонозависимой липазы в РСТ паракринных сообществ; филогенетически ранние клетки сообществ не чувствительны к действию филогенетически позднего ИНС; они не имеют рецепторов.
В то же время ИНС-зависимые, филогенетически поздние скелетные миоциты, адипоциты, гепатоциты и Р-клетки островков реагируют на гиперинсулинемию и усиливают функциональную активность. По сути РЕЗ к ИНС есть краткое (патофизиологическое) или длительное (патологическое) функциональное несоответствие регуляторных процессов на уровне паракринных сообществ и на уровне организма. In vivo ИНС может регулировать реакции метаболизма только в ИНС-зависимых клетках и к нему не чувствительны клетки филогенетически более ранних паракринных сообществ. РЕЗ к ИНС развивается в период реализации биологической реакции экзотрофии, при постпрандиальной гиперлипи-демии и гипергликемии; при высоком уровне секреции Р-клетками ИНС и секреции ИНС практически нет в период реализации биологической реакции эндотрофии.
Что мы выясняем в тесте толерантности к ГЛЮ. По сути мы определяем наличие или отсутствие РЕЗ к ИНС. Вводя ГЛЮ per os, мы инициируем:
• быструю секрецию ИНС, запасенного в Р-клетках островков;
• блокаду липолиза, прекращение высвобождения из клеток НЭЖК, снижение содержания их в межклеточной среде и активацию окисления митохондриями ГЛЮ. Если ИНС все это сделать способен, митохондрии быстро окисляют введенную ГЛЮ или депонируют ее в форме гликогена в цитозоле. Клетки при активации ИНС, но все-таки пассивно поглощают ГЛЮ через ГЛЮТ4, и уровень ее в межклеточной среде (плазме крови) в течение 2 ч возвращается к исходному. Если же ИНС не может заблокировать липолиз и понизить содержание АЛБ+НЭЖК в межклеточной среде и цитозоле, митохондрии клеток продолжают в цикле Кребса окислять НЭЖК и снижение уровня ГЛЮ в плазме крови (окисление ГЛЮ) происходит медленно. В тесте толерантности к ГЛЮ мы определяем, в какой степени ИНС физио-
логически регулирует процессы метаболизма: в первую очередь ЖК и во вторую - ГЛЮ.
Основное различие в использовании ИНС-зависимыми клетками субстратов для образования ацетил-КоА и синтеза АТФ в цикле Кребса состоит в том, что при физиологическом действии ИНС клетки окисляют ГЛЮ, усиливают синтез гликогена и "экономят" ЖК, запасая их в адипоцитах; при РЕЗ к ИНС клетки окисляют ЖК, а ГЛЮ используют для образования гликогена и синтеза de novo Пальм н-ЖК. Далее синтезированную (эндогенную) Пальм н-ЖК клетки в норме превращают в олеиновую моно-ЖК, формируя олеиновые ТГ. Чем более выражена РЕЗ к ИНС, чем больше ГЛЮТ4 при действии ИНС находится на плазматической мембране и усиливает поглощение ГЛЮ при блокаде ее окисления в митохондриях, тем больше ГЛЮ клетки используют в синтезе Пальм н-ЖК, образовании ТГ и их депонировании в цитозоле. При этом запасание ТГ происходит в ИНС-зависимых клетках, которые не предназначены для депонирования: в гепатоцитах, кар-диомиоцитах и Р-клетках островков Лангерганса. Синдром РЕЗ к ИНС не означает, что происходят нарушения в первичной структуре ИНС, регуляции его синтеза и секреции; имеется несостоятельность каскада передачи сигнала ИНС в клетку; нарушено выставление на мембрану ИНС-зависимых ГЛЮТ4 или изменены метаболические превращения ГЛЮ в клетке. Подобные нарушения происходят при сахарном диабете 1-го типа и при врожденных формах сахарного диабета 2-го типа; их мы рассматриваем как структурно-зависимые формы РЕЗ к ИНС. В подавляющем же большинстве наблюдений РЕЗ к ИНС является функциональной. Она является результатом неспособности ИНС нормализовать функциональные нарушения, которые развиваются в филогенетически ранних паракринных сообществах, на которые ИНС повлиять не может. Одновременно в полной мере ИНС действует на филогенетически поздние ИНС-зависимые клетки. Это функциональное несоответствие действия ИНС - невозможность активировать окисление ГЛЮ и усиление синтеза ЖК из ГЛЮ - и составляет основу липоидоза. При РЕЗ к ИНС липоидоз развивается во всех ИНС-зависимых клетках: в гепатоцитах в форме неалкогольной жировой болезни печени (стеатоза), в кардиомиоцитах в форме дилатационной кардиомиопа-тии и в адипоцитах, вероятно, в форме избирательного накопления ТГ в отдельных жировых депо [22]. Афизио-логичное запасание ТГ в клетках, которые для этого не предназначены, именуют липотоксичностью.
В физиологических условиях эндотрофии, когда ге-патоциты пассивно поглощают увеличенное количество НЭЖК, они этерифицируют их в ТГ, далее аполипопро-теин (апоВ-100) В-100 структурирует ТГ в состав ли-попротеинов очень низкой плотности (ЛПОНП), после чего гепатоциты секретируют ЛПОНП во внутрисосуди-стую среду. Эти ЛПОНП мы определяем при электрофорезе липопротеинов в сыворотке крови пациентов натощак. Избыточное количество ГЛЮ гепатоциты используют в синтезе С 16:0 Пальм н-ЖК, в липогенезе. Происходит это путем экспрессии ИНС тех генов, которые усиливают синтез ферментов липогенеза (см. рис. 1), в первую очередь синтазы ЖК. Именно синтаза ЖК осуществляет многоэтапное образование in situ из ГЛЮ (из ацетил-КоА) С 16:0 Пальм н-ЖК. Гепатоциты, как и все клетки, могут из ГЛЮ синтезировать только Пальм н-ЖК. Далее при экспрессии генов пальмитоилэлонгазы ИНС активирует превращение С 16:0 Пальм н-ЖК в С 18:0 стеариновую н-ЖК, а при экспрессии генов стеато-
рилдесатуразы активирует введение в цепь стеариновой н-ЖК двойной связи (-С=С-) с образованием С 18:1 га-9 олеиновой моноеновой ЖК (моно-ЖК) [26]. При усилении окисления митохондриями НЭЖК происходят активация синтеза карнитинпальмитоилацилтрансферазы
- транспортера, который переносит ЖК через внутреннюю мембрану митохондрий, а также усиление синтеза семейства протеинов, которые переносят ЖК в цитозоле от мембраны клеток к митохондриям и пероксисомам.
После синтеза из ГЛЮ или пассивного поглощения экзогенной Пальм н-ЖК и олеиновой моно-ЖК гепато-циты могут окислить ЖК в митохондриях с целью синтеза АТФ или этерифицировать с трехатомным спиртом глицерином с образованием ТГ. Последние можно депонировать в цитозоле в форме липидных капель или се-кретировать в межклеточную среду через канальцы эн-доплазматической сети. При реализации второго варианта апоВ-100 и микросомальный белок, переносящий ТГ, вместе формируют ЛПОНП. При семейной абеталипо-протеинемии, когда в плазме крови очень мало ЛПОНП, причиной этого является мутация микросомального белка, переносящего ТГ [54], а не апоВ-100. Дефект какого же протеина может быть причиной накопления ТГ в гепатоцитах и формирования стеатоза? Является ли формирование липоидоза гепатоцитов первичным или оно вторично? Образование стеатоза предшествует синдрому РЕЗ к ИНС или стеатоз является следствием РЕЗ к ИНС?
При развитии стеатоза у человека и мышей в ге-патоцитах накапливается избыток С 18:1 олеиновой моно-ЖК, самой длинной из ЖК, которую в реакциях липогенеза могут синтезировать животные клетки [47]. Синтез ЖК из ГЛЮ регулируют сами клетки на раннем аутокринном уровне; в клетках синтез Пальм н-ЖК не зависит от ИНС, но определен и содержанием субстрата
- уровнем гликемии в межклеточной среде. Филогенетически поздний ИНС активирует липогенез на транскрипционном уровне, используя локализованный на мембране ИНС-зависимых клеток фактор транскрипции
- стеролрегуляторный элемент, связывающий протеин. Он представлен в форме изоформ из семейства факторов транскрипции [16]. После связывания с рецепторами на мембране ядра фактор экспрессирует в клетках синтез ферментов липогенеза. Если у трансгенных животных вызвать гиперэкспрессию стеролрегуляторного элемента, связывающего протеин, формируется стеатоз печени при усилении липогенеза [17]. У грызунов при этом развиваются РЕЗ к ИНС, гиперинсулинемия и ожирение. Заметим, что при синдроме РЕЗ к ИНС инсулин продолжает усиливает в печени синтез ЖК de novo.
Взаимоотношение субстратов в формировании в клетках двух пулов ацетил-КоА (из ГЛЮ и НЭЖК) регулировано на аутокринном уровне. В физиологических условиях ГЛЮ в клетке может быть использована в синтезе ЖК или превращена в пируват, далее в ацетил-КоА и окислена в цикле Кребса с образованием АТФ (см. рис. 1). Первым этапом цикла Кребса является взаимодействие ацетил-КоА со щавелевой кислотой (оксалаце-татом) с образованием цитрата (лимонной кислоты). Цитрат, образованный в цикле Кребса, может выходить из митохондрий в цитозоль, где его АТФ-цитратлиаза превращает в ацетил-КоА. Далее ацетил-КоА-карбоксилаза I превращает С 2 ацетил-КоА в более длинные С 4 ацетоацетил-КоА и далее в С 6 малонил-КоА, который клетки используют в синтезе Пальм н-ЖК. Ранее в экспериментах мы показали, что меченые предшественники [14С]-ацетат и [3Н]-лейцин голодные животные
используют в синтезе ГЛЮ, а сытые крысы - в синтезе ЖК [4]. При формировании стеатоза в гепатоцитах происходит накопление и конечного продукта синтеза ЖК in vivo - олеиновой моно-ЖК. Синтез ЖК в гепатоцитах усилен и при синдроме РЕЗ к ИНС.
Используя факторы транскрипции, ИНС активирует не только ацетил-КоА-карбоксилазу I, но и ее изофер-мент - ацетил-КоА-карбоксилазу II [29]; он также образует малонил-КоА, но не в цитозоле, а в мембране митохондрий и понижает окисление ЖК путем ингибирова-ния активности карнитинпальмитоилацилтрансферазы. Если у крыс выбить ген ацетил-КоА-карбоксилазы II, они становятся резистентными к ожирению по причине постоянно усиленного окисления ЖК. Экспрессия аденовирусом малонил-КоА-декарбоксилазы и деструкция малонил-КоА повышают Р-окисление ЖК в митохондриях и понижают накопление ТГ в гепатоцитах. Используя иной фактор транскрипции, углеводы и ГЛЮ стимулируют липогенез; фактор именуют "углеводным регулирующим элементом, связывающим белок". Он после активации глюкозой связывается с рецепторами на мембране ядра и активирует синтез транскрипционной ДНК. ГЛЮ может при действии иного фактора транскрипции активировать в гепатоцитах пируватки-назу - ключевой фермент гликолиза. Она в печени превращает фосфоэнолпируват в пируват, который далее в форме ацетил-КоА включается в цикл Кребса. В реакции с оксалацетатом он образует цитрат, который в цитозоле превращается в малонил-КоА и становится субстратом для синтеза ЖК. Экспрессия пируваткиназы гепатоци-тов понижает синтез ЖК [38].
Еще одним фактором транскрипции и формирования стеатоза печени у грызунов является рецептор активации пролиферации пероксисом-у. Это член семейства гормональных рецепторов на мембране ядра, который необходим, в частности, для дифференцировки адипо-цитов и запасания ими ТГ. В условиях физиологии экспрессия рецептора происходит в малой степени, однако при моделировании РЕЗ к ИНС в печени она выраженно возрастает. Участвует рецептор и в реализации действия стеролрегуляторного элемента, связывающего протеин, который, вероятно, является лигандом для этого рецептора [23]. Не удалось, однако, выявить экспрессию этого белка в ткани печени у пациентов со стеатозом.
Активированная цАМФ протеинкиназа является в клетках сенсором продукции АТФ. Активность ее повышается при увеличении содержания цАМФ в цитозо-ле клеток - маркера сниженного синтеза АТФ. В этих условиях активировано Р-окисление ЖК и снижена активность липогенеза [43]. Клинические наблюдения показали, что пиоглитазон и розиглитазон уменьшают явления стеатоза печени [44]. Повышение липогенеза в печени составляет основу стеатоза печени - накопления ТГ в гепатоцитах в условиях РЕЗ к ИНС. Возможно также, что усиление образовании в митохондриях малонил-КоА приводит к уменьшению Р-окисления ЖК. Вместе с тем концепция усиления эндогенного синтеза ТГ в гепатоцитах и все механизмы ее развития основаны на экспериментах, проведенных на мышах. Использование метода стабильных изотопов в клинике показало, что при стеатозе усиление синтеза ЖК и образование ТГ de novo действительно происходят, но в меньшей степени, чем у грызунов. И хотя синтез ЖК в гепатоцитах человека при РЕЗ к ИНС действительно повышен, это не является основной причиной стеатоза.
Результаты экспериментов, особенно с грызунами, при сопоставлении с наблюдениями за пациентами сле-
дует оценивать осторожно. Это определено существенными различиями метаболизма ЖК. Если в качестве ЭС-поли-ЖК человеку необходима только га-6 С 20:4 ара-хидоновая поли-ЖК, то крысам достаточно получать с пищей С 18:2 линолевую нена-ЖК, из которой они синтезируют последовательно у-линоленовую, дигомо-у-линоленовую и Арахи ЭС-поли-ЖК. В эксперименте не удается воспроизвести особенности становления стеа-тоза и стеатогепатита у человека [52]. Морфологическая картина биоптатов печени при неалкогольной жировой болезни и при алкогольном гепатите практически одинакова. Патофизиологические механизмы "замусоривания" межклеточной среды эндогенными флогогенами (инициаторами биологической реакции воспаления) также одинаковы. При выраженном стеатозе и перегрузке гепатоцитов ТГ происходит их гибель по типу апоп-тоза. Образуемые тельца апоптоза "замусоривают" межклеточную среду, нарушают биологическую функцию эндоэкологии и инициируют биологическую реакцию воспаления - утилизацию телец апоптоза функциональными фагоцитами, оседлыми макрофагами и моноцитами, которые становятся макрофагами.
Для того чтобы компоненты комплемента опсонизи-ровали тельца апоптоза и поглотили макрофаги, их, как и все эндогенные флогогены, физиологично денатурировать. Реализуют это нейтрофилы путем синтеза и секреции в межклеточную среду активных форм кислорода (АФК), которые, окисляя, формируют на тельцах апопто-за афизиологичные эпитопы. Функционально продукция АФК и денатурация эндогенных флогогенов есть первый этап биологической реакции воспаления. Так, при нарушении биологической функции эндоэкологии и становлении биологической реакции воспаления происходит превращение стеатоза в стеатогепатит. Макрофаги в биологической реакции воспаления (синдром системного воспалительного ответа) начинают синтез первичных (про- и противовоспалительные цитокины) и далее вторичных медиаторов биологической реакции воспаления - белков острой фазы. Избыточное количество наработанных нейтрофилами АФК инактивирует эндогенные "захватчики", основными из которых являются га-9 С 18:1 олеиновая моно-ЖК, мочевая кислота и компоненты общей антиокислительной системы межклеточной среды. Р-Окисление в митохондриях ЖК является основой синтеза in vivo АТФ. Имеются доказательства того, что при стеатозе нарушена функция митохондрий; отмечены и изменения в структуре органелл [19]. Такие же изменения найдены при введении препарата, который прерывает дыхательную цепь митохондрий. Одновременно в пероксисомах происходит усиление не только Р-, но га- и a-окисления афизиологичных ЖК. Это же можно наблюдать и при лечении пациентов со стеатозом агонистами рецепторов пролиферации пероксисом на мембране ядер гепатоцитов - глитазонами, фенофибратами, липоевой (тиоктовой) н-ЖК и га-3 ЭС-поли-ЖК; действие га-6 ЭС-поли-ЖК менее выражено.
Большинство пациентов со стеатозом имеют повышенный индекс массы тела (10-40%) и гипертри-глицеридемию с увеличением содержания, пре-Р-ЛП (ЛПОНП) на электрофореграмме. При этом содержание апоЕ увеличено в апо-ЛП В-100; в ЛПОНП в ТГ эте-рифицированы главным образом олеиновая моно-ЖК и Пальм н-ЖК. Патологический процесс начинается с накопления в гепатоцитах избытка ТГ с развитием РЕЗ к ИНС. Может ли РЕЗ к ИНС быть локальной и формироваться первично в одном органе или ткани? Вероятно, так оно и происходит [53]. Мы полагаем, что при син-
дроме РЕЗ к ИНС в полной мере сохранены все стороны действия ИНС в ИНС-зависимых клетках в реализации его биологической роли. Причиной же РЕЗ к ИНС является формирование патофизиологических процессов в филогенетически ранних паракринных сообществах, в которых гуморальные медиаторы активируют гор-монозависимую липазу в клетках РСТ и повышают в межклеточной среде содержание АЛБ+НЭЖК. Это усиливает поглощение НЭЖК всеми, в том числе и ИНС-зависимыми, клетками по градиенту концентрации путем пассивной диффузии НЭЖК через плазматическую мембрану. В цитозоле, согласно особенностям древних митохондрий, НЭЖК конкурентно останавливают окисление ГЛЮ. При этом филогенетически поздний ИНС не может нормализовать афизиологичные процессы в филогенетически ранних паракринных сообществах, те процессы, которые блокируют способность ИНС усиливать окисление ГЛЮ. Все это нежелательно, но по сути соответствует положениям общей биологии. Синдром РЕЗ к ИНС - это физиологическое действие ИНС в ИНС-зависимых клетках в условиях повышенного содержания в цитозоле НЭЖК и блокады окисления ГЛЮ.
Полярная Пальм н-ЖК в форме НЭЖК в цитозоле проявляет свойства "цитотоксичности". Будучи выражено гидрофобной и химически активной, Пальм н-ЖК, как и ГЛЮ, ковалентно взаимодействует с аминокислотными остатками белков (реакция пальмитоилирования), нарушая их конформацию и функциональные свойства; кроме того, Пальм н-ЖК ингибирует экспрессию генов ИНС [27]. Поэтому клетки активно этерифицируют ее в состав ТГ, но пальмитиновых ТГ (Пальм н-ЖК в sn-2 спирта глицерина) вплоть до образования трипальмита-та. Этерификацию Пальм н-ЖК в ТГ в ИНС-зависимых клетках рассматривают как реакцию детоксикации Пальм н-ЖК; в форме ТГ она становится неактивной [21], однако формируются пальмитиновые ТГ типа пальмитат-пальмитат-олеата или наиболее нежелательные ТГ - трипальмитат; температура плавления последних составляет 48oC. Это не позволяет липазам in vivo осуществить их гидролиз в клетках; заметим, что температура плавления ТГ типа олеат-олеат-олеата (триолеа-та) составляет 13oC. По сути, активируя реакции этери-фикации, клетки устраняют "цитотоксичность" Пальм НЭЖК, но формируют "цитотоксичность" пальмитиновых ТГ. Такие ТГ накапливаются в цитозоле гепатоцитов, кардиомиоцитов [20], адипоцитов и Р-клеток островков поджелудочной железы. При выраженном накоплении пальмитиновых ТГ в цитозоле гепатоцитов клетки начинают выводить ТГ за плазматическую мембрану, реализуя биологическую реакцию экзоцитоза. Выведение неполярных ТГ именуют шеддингом (отторжением); таким же способом макрофаги в интиме артерий избавляются от избыточного количества неэтерифицированного спирта холестерина, формируя кристаллы моногидрата холестерина и выводя их в межклеточную среду.
На аутокринном уровне запасание ТГ вне клеток физиологично; оно является прообразом филогенетически раннего биологического внеклеточного пищеварения. На ранних ступенях филогенеза, при отсутствии у одноклеточных системы пищеварения, клетки эндоцитозом выводили протеолитические ферменты за пределы плазматической мембраны, вне клеток происходил гидролиз экзогенных субстратов, после чего путем эндоцитоза клетки поглощали гидролизат. За пределами клеток гидрофобные ТГ, располагаясь на наружной поверхности мембраны, остаются физиологически активными и при необходимости клетки могут их использовать. У свиней
на поверхности гепатоцитов всегда располагаются ТГ. Избыточное накопление афизиологичных пальмитиновых ТГ в цитозоле и вне гепатоцитов (в межклеточной среде) становится причиной гибели клеток по типу апоптоза. Наличие афизиологичных ТГ на поверхности плазматической мембраны адипоцитов мешает взаимодействию клеток с межклеточной средой, нарушая биологические функции гомеостаза и эндоэкологии. Гибель клеток и образование телец апоптоза нарушают биологическую функцию эндоэкологии. При этом Toll-рецепторы клеток РСТ, которые дифференцируют все белки по принципу "свой - не свой", признают их "не своими" и активируют биологическую реакцию воспаления. Гибель гепатоцитов по типу апоптоза, "замусоривание" межклеточной среды эндогенными флогогенами (инициаторами воспаления) в форме телец апоптоза и являются причинами превращения стеатоза в стеатоге-патит.
Вероятно, после становления биологической функции локомоции и системы ИНС, на последующих ступенях филогенеза, произошло совершенствование регуляции жировой ткани на уровне организма. Среди причин, которые инициировали эндокринную функцию жировой ткани, возможно, была и необходимость не допустить формирования РЕЗ к ИНС на уровне организма ни в одном из специализированных жировых депо, предназначенных для длительного обеспечения энергией биологической функции локомоции. Это привело к совершенствованию действия ИНС и регуляции процессов метаболизма в жировой ткани [11]. В функциональной активности гуморальной системы регуляции, которая сформировалась на столь поздних ступенях филогенеза, необходимо детально разобраться как и в ее взаимодействии с вегетативной иннервацией, так и с особенностями развития липодистрофии. Продукты гена ADIPOQ - адипоцитокины, адипокины, adipose derived hormones, гуморальные медиаторы - начали, как и ИНС, функцию на уровне организма [1]. Вероятно, это те гуморальные медиаторы, которые задействованы в регуляции метаболизма энергетических субстратов - ГЛЮ и ЖК, но на уровне организма.
Жировую ткань рассматривают не только как жировое депо: это орган регуляции метаболизма на уровне организма. Гуморальные медиаторы синтезируют по-разному - как мезентериальные, висцеральные адипоци-ты белой жировой клетчатки сальника и забрюшинного пространства, так и подкожной жировой ткани. При избыточной массе тела происходит не только гипертрофия, но и пролиферация адипоцитов; при этом активность малых адипоцитов более высокая по сравнению с большими. Однако какие же факторы, кроме высокого содержания физиологических и афизиологичных ЖК в пище, могут инициировать синдром РЕЗ к ИНС? Возможно, это гуморальные медиаторы клеток самой молодой in vivo жировой ткани. Назвали их адипоцитокинами (лат. adipo - жир, cyto - клетка), адипокинами (adipo - жир, kinos - движение); это лептин, адипонектин и резистин. С этим соглашаются не все, поскольку цитокинами именуют гуморальные медиаторы, которые регулируют взаимодействия между клетками в иммунных реакциях [12]. Первым открыли лептин (греч. leptos - тонкий); у мышей с ожирением выявили мутацию гена, который экспрессирует синтез лептина. После введении лептина у мышей уменьшилась масса тела. У человека адипоци-ты подкожной жировой клетчатки синтезируют в 2 раза больше лептина, чем мезентериальные, висцеральные адипоциты [42]. Лептин действует в гипоталамусе на
центры голода и насыщения и контролирует массу тела путем высвобождения нейропептида Y, пептида голода [36]. Секреция лептина, как и иных адипокинов, происходит циклично (максимум - примерно в полдень, а минимум - от 23 ч до 3 ч) [6]. Полагают, что при функциональной РЕЗ гипоталамических центров к лептину развивается ожирение или что-то мешает его действию; далее компенсаторно развивается гиперлептинемия в межклеточной среде, вероятно, как и гиперинсули-немия. У крыс с ожирением и РЕЗ к ИНС уменьшено число рецепторов к лептину на мембране клеток ядер гипоталамуса [32].
В клинике выявлена позитивная зависимость между содержанием лептина в плазме крови и РЕЗ к ИНС с учетом изменения количества жировой ткани in vivo. Лептин может быть связующим звеном между адипо-цитами и Р-клетками поджелудочной железы, и именно он инициирует гиперинсулинемию при РЕЗ к ИНС [34]. Эксперименты in vitro и in vivo показали, что лептин отчасти является и ростовым фактором: он стимулирует ангиогенез, пролиферацию гемопоэтических клеток и Р-клеток поджелудочной железы [48]. Лептин стимулирует иммунный ответ клеток, влияет на продукцию провоспалительных цитокинов, однако не все данные являются столь уж однозначными. Синтез лептина стимулирует активация симпатико-адреналовой системы, катехоламины же подавляют продукцию лептина. При метаболическом синдроме эти взаимоотношения оказываются нарушенными. Повышение секреции адипоци-тами лептина может быть ассоциировано с формированием РЕЗ к ИНС, усилением стеатоза и далее стеатоге-патита.
Из жировой ткани выделен и иной сигнальный по-липтид - гликопротеин адипонектин [3]. Он является адипокином, и синтез его экспрессируют клетки подкожной жировой клетчатки в большей мере, чем висцеральные адипоциты [46]. Адипонектин секретируют клетки в большем количестве, чем иные адипокины [30]; полимерные формы адипонектина биологической активностью не обладают. Экспрессия, секреция и уровень в плазме крови адипонектина понижаются при ожирении; чем больше in vivo число адипоцитов, тем меньше они секретируют адипонектина. Объясняют это действием ингибиторов экспрессии синтеза адипонектина, который продуцируют также клетки жировой ткани. Таким ингибитором является провоспалительный цитокин -фактор некроза опухоли а, а также глюкокортикоиды и катехоламины, повышение содержания которых снижает синтез адипонектина [13]. Уровень адипонектина коррелирует с чувствительностью тканей к ИНС; гипоа-дипонектинемия инициирует РЕЗ к ИНС и стеатоз печени. В эксперименте адипонектин тормозит дифференци-ровку преадипоцитов и формирование клеток жировой ткани. У индейцев племени Пима, среди которых высока частота ожирения и диабета, в плазме крови снижено содержание адипонектина. Это негативно коррелирует с чувствительностью тканей к ИНС [37]. Адипонектин усиливает поглощение клетками ГЛЮ и окисление ЖК в гепатоцитах путем активации цАМФ-зависимой ки-назы [56], способствуя реализации действия ИНС. Уровень адипонектина снижается при ожирении, в то время как содержание иных адипокинов повышается, включая лептин, резистин и фактор некроза опухоли а. В противоположность этому высокий уровень адипонектина в плазме крови является фактором, который уменьшает вероятность развития сахарного диабета 2-го типа и инфаркта миокарда. In vivo и in vitro показано протектив-
ное действие адипонектина в отношении атеросклероза и атероматоза, фиброзного поражения ИНС-зависимых клеток и биологической реакции воспаления [40].
Адипоциты, точнее клетки жировой ткани, синтезируют и такой адипокин, как резистин - вероятный фактор РЕЗ к ИНС. Это богатый цистеином белок, который представлен несколькими изомерами; в плазме крови присутствует в форме гомодимера [50]. При инкубации адипоцитов с ротглитазоном - агонистом рецепторов активации пролиферации пероксисом-у - синтез ади-понектина понижался. Повышение уровня резистина в плазме крови может способствовать формированию диабета и ожирения [51]. К адипокинам относят и 28-аминокислотный пептид грелин, уровень которого повышается при голодании, уменьшении массы тела, изменении калорийности пищи и гипогликемии. Повышение содержания грелина в плазме крови после уменьшения массы тела согласуется с гипотезой, что пептид задействован в регуляции массы жировой ткани [35].
При стеатозе РЕЗ к ИНС формируется при накоплении в гепатоцитах ТГ. Поглощение клетками ГЛЮ уменьшается, к тому же снижается способность ИНС блокировать концентрацию АЛБ+НЭЖК в плазме крови и межклеточной среде. Усиление в гепатоцитах ли-погенеза (синтеза Пальм н-ЖК из ГЛЮ) и накопление в цитозоле ТГ происходят одновременно с понижением в клетках окисления ГЛЮ. Вероятно, РЕЗ к ИНС является основной причиной формирования стеатоза. Одновременно как у мужчин, так и у женщин увеличивается масса висцеральной жировой клетчатки. РЕЗ к ИНС, однако, не связана напрямую с накоплением ТГ в оментальном пуле жировой ткани. И худые пациенты с явлениями стеатоза, по данным магнитно-резонансной спектроскопии, имеют РЕЗ к ИНС, высокое содержание АЛБ+НЭЖК в плазме крови и высокий уровень ТГ. Хотя РЕЗ к ИНС в большей мере связывают с висцеральным жиром, подкожная клетчатка имеет большие возможности запасать ЖК в ТГ и ее клетки секретируют больше лептина и адипонектина. При проведении гиперинсули-нового эугликемического кламп-теста (теста "зажатой скобы") депонирование ГЛЮ в форме ТГ происходит как в висцеральной, так и в подкожной жировой клетчатке. Пропорционально массе подкожной клетчатки именно она в биологической реакции эндотрофии является основным источником циркулирующих в крови АЛБ+НЭЖК, однако НЭЖК, которые достигают гепа-тоцитов по нижней полой вене, мобилизованы из висцеральных адипоцитов; 60% ТГ в цитозоле поглощены гепатоцитами из межклеточной среды в форме НЭЖК.
При постпрандиальной гиперлипидемии в висцеральную жировую ткань включается 15% ТГ, 75% остается в подкожной клетчатке и 10% подвергается окислению. Взаимоотношение массы клетчатки и РЕЗ к ИНС не является выраженным, у пациентов с липодистрофи-ей при практическом отсутствии жировой ткани также развиваются РЕЗ к ИНС и явления стеатоза. Содержание адипонектина в плазме крови при стеатозе и стеатогепа-тоте понижается по сравнению с таковым у практически здоровых людей с таким же индексом массы тела; негативно соотносится адипонектин и с содержанием ТГ в печени [18]. Лечение больных сахарным диабетом 2-го типа пиоглитазоном повышает содержание адипонекти-на в плазме крови, и это сочетается с уменьшением в печени содержания ТГ [14]. Подтверждение роли адипо-нектина получено в опытах на мышах при моделировании стеатогепатита - кормлении мышей пищей с высоким содержанием жиров и этилового спирта. Введение
Липогенез
Избыток экзогенной Пальм н-ЖК
Избыток эндогенной Пальм н-ЖК
Избыток в пище углеводов (ГЛЮ)
( Резистентность к инсулину
Инсулин
Пальмитиновые ТГ
Гидролиз ТГ не происходит; гибель гепатоцитов
Элонгация, десатурация Пальм н-ЖК
Тельца апоптоза^А
Апоптоз
Воспаление
Трипаг ьмитат Олеиновые ТГ
Сте атоз Трио леат
АпоВ-100
ЛПОНП
Стеатогепатит
Рис. 2. Схема поступления в гепатоциты экзогенной Пальм н-ЖК, синтез ее dе novo из ГЛЮ, нарушение при РЕЗ к ИНС превращения эндогенной Пальм н-ЖК в олеиновую ЖК и накопление в цитозоле афизиологичных пальмитиновых ТГ (трипальмитата) вместо физиологических олеиновых.
адипонектина вызвало регрессию стеатоза с уменьшением лимфоидной инфильтрации, повысило окисление и синтез ЖК [55].
В гепатоцитах пациентов со стеатозом при контролируемой диете (жиры обеспечивают 30% калорийности пищи) 60% ТГ в гепатоцитах сформированы из НЭЖК плазмы крови, 26% синтезированы из ГЛЮ in situ de novo и только 15% поступили из пищи (у здоровых добровольцев последняя величина равна 5%) [53]. Высокое содержание жиров в пище инициирует стеатоз как у экспериментальных животных, так и у человека; одновременно диета, богатая углеводами, усиливает синтез Пальм н-ЖК de novo. Наше понимание источников ЖК и механизмов формирования стеатоза отображено на рис. 2. В условиях РЕЗ к ИНС в ИНС-зависимых клетках происходит следующее:
• усилено поглощение клетками ГЛЮ через ГЛЮТ4;
• активирован синтез гликогена из ГЛЮ;
• повышены активность синтазы ЖК и синтез Пальм н-ЖК из ГЛЮ;
• активно происходят этерификация Пальм н-ЖК в пальмитиновые афизиологичные ТГ и их депонирование в ИНС-зависимых клетках;
• блокировано окисление митохондриями ГЛЮ во всех клетках;
• снижена активность пальмитоилэлонгазы и стеато-рилдесатуразы;
• ингибировано превращение Пальм н-ЖК в олеиновую моно-ЖК и уменьшено образование олеиновых ТГ.
Накопление ТГ в цитозоле гепатоцитов может быть следствием нарушения биологической функции трофологии, биологической реакции экзотрофии; токсического действия лекарственных препаратов; врожденных, генетических нарушений функции митохондрий, в которых снижено образование пула ацетил-КоА из ЖК и образование АТФ в цикле Кребса. Механизмы, которые, мы полагаем, могут быть причиной стеатоза, включают:
• нарушение биологической функции трофологии, биологической реакции экзотрофии и избыточное (бо-
лее 15% всего количества ЖК) поступление с пищей экзогенной Пальм н-ЖК;
• недостаточно высокую функцию пероксисом, которые призваны оптимизировать поступающие с пищей ЖК; они только частично окисляют избыток экзогенной Пальм н-ЖК, афизиологичных ЖК с нечетным числом атомов С, трансформ моно-ЖК и нена-ЖК, разветвленных ЖК и очень длинноцепочечных ЖК путем сочетан-ного а-, га- и Р-окисления;
• снижение активности Р-окисления ЖК при нарушении поглощения митохондриями длинноцепочечных ЖК по причине блокады функции транспортера - кар-нитинпальмитоилацилтрансферазы;
• усиление синтеза эндогенной Пальм н-ЖК из избытка углеводов и ГЛЮ пищи и нарушение активности элонгации (удлинения цепи атомов С) и десатуразы (внедрения в цепь ДС) при превращении в ИНС-зависимых клетках эндогенно синтезированной С 16:0 Пальм н-ЖК в С 18:0 стеариновую и далее С 18:1 олеиновую моно-ЖК;
• превалирование в гепатоцитах пула экзогенной Пальм н-ЖК, на который филогенетически поздний ИНС действия не оказывает и не превращает в пул олеиновой моно-ЖК, а этерифицирует в пальмитиновые ТГ;
• синтез избыточного количества афизиологичных пальмитиновых ТГ вместо олеиновых, которые не может гидролизовать стереоспецифичная гормонозависимая липаза клеток. Фактором, который способствует стеато-зу, является и абдоминальное ожирение - накопление ТГ в адипоцитах сальника и забрюшинной клетчатке. Оно ассоциировано с РЕЗ к ИНС, сахарным диабетом 2-го типа, нарушением толерантности к ГЛЮ, дислипидеми-ей и метаболическим синдромом [30].
Почему же при накоплении ТГ в ИНС-зависимых гепатоцитах и при формировании в жировой ткани больших, гипертрофированных, физиологически неактивных адипоцитов они гибнут по типу апоптоза? При афизиологичной РЕЗ к ИНС, чем в большей мере блокировано окисление ГЛЮ в митохондриях, в той же степени происходит активация синтеза из ГЛЮ Пальм н-ЖК, однако дальнейшее превращение Пальм н-ЖК в га-9 С 18:1 олеиновую моно-ЖК блокировано по причине РЕЗ к ИНС. Среди всех сторон единого биологического действия ИНС при РЕЗ к ИНС нарушена только способность ИНС активировать окисление ГЛЮ в митохондриях и превращать Пальм н-ЖК в олеиновую моно-ЖК [28]. Из этого следует, что:
• последней ЖК, которую синтезируют ИНС-зависимые клетки из ГЛЮ при РЕЗ к ИНС, является С 16:0 Пальм н-ЖК; ее гепатоциты этерифицируют в пальмитиновые ТГ;
• последней ЖК, которую синтезируют гепатоциты в физиологических условиях, является С 18:1 олеиновая моно-ЖК; ее клетки этерифицируют в олеиновые ТГ.
Основное нарушение метаболизма при синдроме РЕЗ к ИНС при неалкогольной жировой болезни печени состоит в неспособности клеток синтезировать олеиновую моно-ЖК и включать ее в олеиновые ТГ. Это вместе со способностью ГЛЮ химически гликировать белки и составляет основу осложнений, которые развиваются при диабете [9]. Неспособность ИНС при РЕЗ к ИНС увеличивать в гепатоцитах активность пальмито-илэлонгазы и стеаторилдесатуразы при активации синтеза Пальм н-ЖК является причиной формирования пальмитиновых ТГ типа пальмитат-пальмитат-олеата или даже трипальмитата. Напомним, что температура плавления трипальмитата составляет 480С и гидролизо-
вать его в гепатоцитах при действии гормонозависимой липазы цитозоля невозможно. По этой причине олеиновые ТГ типа олеат-олеат-олеата (триолеат), олеат-олеат-пальмитата гормонозависимая липаза гепатоци-тов гидролизует с высокой константой скорости реакции. Олеиновые ТГ типа пальмитат-олеат-пальмитата и пальмитиновые ТГ типа олеат-пальмитат-пальмитата соответственно липаза гормонозависимая липаза ги-дролизуют с низкой константой скорости реакции [49], а пальмитиновые ТГ типа пальмитат-пальмитат-пальмитата в цитозоле не могут быть гидролизованы вообще. Постепенное накопление в цитозоле гепатоци-тов медленно гидролизуемых (негидролизуемых) пальмитиновых ТГ в итоге становится причиной вначале их гипертрофии и далее гибели по типу апоптоза [39]. То же происходит и в иных ИНС-зависимых клетках; большие метаболически неактивные адипоциты перегружены пальмитиновыми ТГ, которые не гидролизует гормонозависимая липаза. Накопление пальмитиновых ТГ происходит в скелетных миоцитах, кардиомиоци-тах [25], Р-клетках островков и даже клетках альвеол легких [24]. Пальмитиновые ТГ являются причиной гибели ИНС-зависимых клеток по типу апоптоза [33]. Гидролиз пальмитиновых ТГ, вероятно, частично происходит в тельцах апоптоза при иных значениях pH и далее в лизосомах и пероксисомах оседлых макрофагов, которые поглощают и утилизируют тельца апоптоза в биологической реакции воспаления. Столь высокая зависимость стеатоза от ЖК пищи делает обоснованным определение состава ЖК и спектра ТГ в плазме крови, а возможно, и в биоптатах печени. Это определено еще и тем, что в цитозоле клеток при РЕЗ к ИНС могут быть образованы депонированы и стеариновые ТГ, у которых в sn-2 со спиртом глицерином этерифи-цирована С 18:0 стеариновая н-ЖК. Первую и третью позиции может занимать Пальм н-ЖК [15]. Какие из ТГ апоВ-100 структурирует в состав ЛПОНП, таковы параметры постпрандиальной гиперлипидемии, физико-химические свойства ТГ в цитозоле ИНС-зависимых клеток и ЛПНП в интиме артерий [31].
Действие ИНС распространяется только на пул Пальм н-ЖК, который гепатоциты синтезировали эндогенно из поступивших с пищей углеводов и ГЛЮ, поглощение которых клетками активировал ИНС. В то же время пул экзогенной Пальм н-ЖК из пищи гепатоциты также этерифицируют в пальмитиновые ТГ. Эти процессы сформировались ранее синтеза ИНС, поэтому на метаболические превращения in vivo экзогенной Пальм н-ЖК в олеиновую ИНС действия не оказывает. Избыточное содержание в пище Пальм н-ЖК становится причиной стеатоза и стеатогепатита и вне синдрома РЕЗ к ИНС и без развития симптомов ожирения и сахарного диабета 2-го типа [54]. Формирование клетками пальмитиновых ТГ приведет к стеатозу и далее к патогенетически обоснованному стеатогепатиту. При этом присоединение таких вирусных инфекций, как гепатит или инфекционный мононуклеоз, способно активировать накопление ТГ в печени, формирование стеатоза и далее стеатогепатита. Все изложенное позволяет по-иному рассматривать действие препаратов, которые применяют при лечении стеатоза: симметричные фосфатидилхо-лины сои и метионин, га-3 ЭС-поли-ЖК [41], особенно докоза, метформин, фенофибраты и глитазоны. Наши представления о патогенезе стеатоза позволяют понять возможности сочетания препаратов, а также основы профилактики столь широко распространенного в популяции человека заболевания, как стеатоз, и его патофи-
зиологического превращения в стеатогепатит. Основным же в профилактике неалкогольной жировой болезни печени является диетотерапия с максимальным уменьшением содержания в пище насыщенных ЖК, особенно Пальм н-ЖК [10]. И если в патогенезе сахарного диабета задействованы 2 ЖК - пальмитиновая и олеиновая, то неалкогольная жировая болезнь печени - это патология ТГ, которые эти ЖК образуют в реакции этерификации со спиртом глицерином, патология пальмитиновых ТГ.
ЛИТЕРАТУРА
1. Баженова Е. А., Беркович О. А., Баранова Е. И. и др. // Артериальная гипертензия. - 2009. - № 4. - С. 441-444.
2. Лисицын Д. М., Разумовский С. Д., Тишинин М. А., Титов В. Н. // Бюл. экспер. биол. - 2004. - Т. 134, № 11. - С. 117-119.
3. ПанковЮ. А. // Вестн. РАМН. - 2006. - № 10. - С. 99-104.
4. Пицын Д. Г., Титов В. Н. // Биохимия. - 1978. - Т. 43, № 11. -2002-2010.
5. Свердлов Е. Д. // Биохимия. - 2009. - Т. 74, № 9. - С. 1157-1164.
6. СоколоваМ. А., Бабаджанова Г. Ю. // Тер. apx. - 2008. - № 3. -С.69-71.
7. Титов В. Н. Атеросклероз как патология полиеновых жирных кислот. Биологические основы патогенеза, диагностики, профилактики и лечения атеросклероза. - М.: Алтус, 2002.
8. Титов В. Н. // Успехи соврем. биол. - 2008. - Т. 128, № 5. - С. 435-452.
9. Титов В. Н., Крылин В. В., ШиряеваЮ. К. // Клин. лаб. диагн. -2011. - № 3. - С. 3-13.
10. Титов В. Н., Ширяева Ю. К. // Клин. лаб. диагн. - 2011. - № 4. -С. 3-13.
11. Шаталина Л. В., Денисенко А. Д., Танянский Д. А., Фирова Э. М. // Пробл. эндокринол. - 2009. - № 3. - С. 13-17.
12. Ширшев С. В., Орлова Е. Г. // Успехи соврем. биол. - 2006. - № 5. - С. 481-495.
13. Arita Y., Kihara S., Ouchi N. et al. // Biochem. Biophys. Res. Commun. - 1999. - Vol. 257. - P. 79-83.
14. BajajM., Suraamornkul S., Hardies L. J. et al. // J. Obes. Relat. Metab. Disord. - 2004. - Vol. 28. - P. 783-789.
15. Berry S. E. // Nutr. Res. Rev. - 2009. - Vol. 22. - P. 3-17.
16. Brown M. S., Goldstein J. L. // Cell. - 1997. - Vol. 89. - P. 331-340.
17. Browning J. D., Horton J. D. // J. Clin. Invest. - 2004. - Vol. 114. - P. 147-152.
18. Bugianesi E., Pagotto U., Manini R. et al. // J. Clin. Endocrinol. Metab. - 2005. - Vol. 90. - P. 3498-3504.
19. CaldwellS. H. // J. Hepathol. - 1999. - Vol. 31. - P. 430-434.
20. CogganA. R., Kisrieva-Ware Z., Dence C. S. et al. // J. Nucl. Cardiol. - 2009. - Vol. 16. - P. 562-570.
21. Collins J. M., Neville M. J., Hoppa M. B., Frayn K. N. // J. Biol. Chem. - 2010. - Vol. 285. - P. 6044-6052.
22. Emken F. A., Adlof R. O., DuvalS. M. et al. // Lipids. - 2004. - Vol. 39. - P. 1-9.
23. FajasL. // Mol. Cell. Biol. - 1999. - Vol. 19. - P. 5495-5503.
24. Foster D. J., Ravikumar P., Bellotto D. J. et al. // Am. J. Physiol. Lung Cell. Mol. Physiol. - 2010. - Vol 298. - P. 392-403.
25. Glenn D. J., WangF., NishimotoM. et al. // Hypertension. - 2011. -Vol. 57. - P. 216-222.
26. Green C. D., Ozguden-Akkos C. G., Wang Y. et al. // J. Lipid Res. -2010. - Vol. 51. - P. 1871-1877.
27. Hagman D. K., Hays L. B., Parazzoli S. D., Poitout V. // J. Biol. Chem. - 2005. - Vol. 280. - P. 2413-2418.
28. HodsonL., FraynK. N. // Curr. Opin. Lipidol. - 2011. - Vol. 22. - P. 216-224.
29. Horton J. D. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 2003. - Vol. 100. - P. 12027-12032.
30. Hu E., Liang P., Spiegelman B. M. // J. Biol. Chem. - 1996. - Vol. 271. - P. 10697-10703.
31. Hunter J. E. // Lipids. - 2001. - Vol. 36. - P. 655-668.
32. Kakuma T. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 2000. - Vol. 97. - P. 8536-8541.
33. Kusminski С. М., Shetty S., OrciL. et al. // Apoptosis. - 2009. - Vol. 14. - P. 1484-1495.
34. LarssonH., ElmstahlS., Ahren B. // Diabetes. - 1996. - Vol. 45. - P 1580-1584.
35. LeeH. M., Wang G., EnglanderE. W. et al. // Endocrinology. - 2002.
- Vol. 143. - P. 185-190.
36. LeibowitzS. F. // Ann. N. Y. Acad. Sci. - 1994. - Vol. 739. - P. 12-35.
37. Lindsay R. S., Funahashi Т., Hanson R. L. et al. // Lancet. - 2002. -Vol. 360. - P. 57-58.
38. LizukaK., BruickR. K., Liang G. et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA.
- 2004. - Vol. 101. - P. 7281-7286.
39. MachadoM. V., Cortez-PintoH. // Expert. Rev. Gastroenterol. Hepatol. - 2011. - Vol. 5. - P. 213-222.
40. MaedaN., ShimomuraI., KishidaK. et al. // Nat. Med. - 2002. - Vol. 8. - P. 731-737.
41. MarsmanH. A., HegerM., Kloek J. J. et al. // J. Gastroenterol. Hepatol. - 2011. - Vol. 26. - P. 356-363.
42. Montague С. Т., Prins J., SandersB. et al. // Diabetes. - 1997. - Vol. 46. - P. 342-347.
43. Ntambi J. M. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 2002. - Vol. 99. - P. 11482-11486.
44. PromratK. // Hepatology. - 2004. - Vol. 39. - P. 188-196.
45. RandleP. J., Garland P. D., Hales C. N. et al. // Lancet. - 1963. - Vol. 1. - P. 785-789.
46. Scherer P. E., Wolliams S., Fogliano M. et al. // J. Biol. Chem. -1995. - Vol. 270. - P. 26746-26749.
47. Shimomura I., Shimano H., Korn B. S. et al. // J. Biol. Chem. - 1998.
- Vol. 273. - P. 35299-35306.
48. Sierra-HonigmannM. R., Nath A. K. et al. // Science. - 1998. - Vol. 281. - P. 1683-1686.
49. SmalD. M. //Annu. Rev. Nutr. - 1991. - Vol. 11. - P. 413-434.
50. Stejskal D., Proskova J., Adamovska S. et al. // Biomed. Papers. -2002. - Vol. 146. - P. 47-49.
51. Steppan С. М., Bailey S. T., Bhat S. et al. // Nature. - 2001. - Vol. 409. - P. 307-312.
52. Sundaresan S., Vijayagopal P., Mils N. et al. // J. Nutr. Biochem. -2010.
53. UtzschneiderK. M., Kahn S. E. // J. Clin. Endocrinol. Metab. - 2006,
- Vol. 91. - P. 4753-4761.
54. WuX., Tong, ShankarK. et al. //J. Agric. Food Chem. - 2011. - Vol. 59. - P. 747-754.
55. XuA., Wang Y., KeshawH. et al. // J. Clin. Invest. - 2003. - Vol. 112.
- P. 91-100.
56. Yamauchi Т., Kamon J., Minokoshi Y. et al. // Nat. Med. - 2002. -Vol. 8. - P. 1288-1295.
Поступила 20.06.12
