CC BY
955
УДК: 612.357.15-397.81:547.922 М.Т.Луценко
ГЕПАТОЭНТЕРАЛЬНАЯ РЕЦИРКУЛЯЦИЯ ХОЛЕСТЕРИНА
ГУ Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания СО РАМН, Благовещенск
Статья посвящена изучению рециркуляции холестерина: кишечник — кровь — печень — кишечник. На этом пути холестерин деградирует до определенных желчных кислот, которые, в свою очередь, определяют его дельнейшую судьбу: переход в кровь либо в качестве своих дериватов (тех или иных желчных кислот) возвращение вновь в кишечник. Распад холестерина и желчных кислот осуществляется ферментами микроорганизмов кишечника, состав которых тесно зависим от видовой принадлежности организма. Формирующаяся ги-перхолестеринемия предопределяется начальными этапами гепатоэнтеральной рециркуляции холестерина, во многом управляемая генетически зависимым метаболизмом тонкого кишечника.
Ключевые слова: печень, желчные
Накопленный многими десятилетиями материал позволяет считать, что в развитии атеросклероза ведущее место занимает нарушение липидно-белкового обмена в ряде органов и тканей, сопровождающееся, как правило, гиперхолесте-ринемией [1, 7].
Несмотря на то, что известен факт нарушения холестеринового обмена при атеросклерозе, трудно определить, какие именно причины определяют гиперхолестеринемию. Большое значение при этом имеет характер ассимиляции и трансформации экзогенного холестерина в печени, что в свою очередь обуславливает исключительно важную роль ее в происхождении нарушений ли-попротеидного обмена. При экспериментальном атеросклерозе в печени накапливается большое количество холестерина, что отражается на ее морфологии [2, 4].
Содержащая много холестерина печень затрудняет обмен поступающего извне холестерина, что не может не отразиться на обменных процессах в печеночных клетках, трансформирующих холестерин в желчные кислоты. Происхождение гиперхолестеринемии при атеросклерозе во многом обусловлено нарушением функции печени. Под влиянием ферментативных систем печеночных клеток холестерин трансформируется в различные желчные кислоты. Состав желчных кислот, количество их и видовой состав определяют характер холестеринового обмена в организме. Желчные кислоты — хенодезоксихолевая кислота, литохолевая, дегидрохолевая, холевая, гиохолевая, дезоксихолевая и другие, добавленные к атерогенной диете, оказывают различное влияние на обмен холестерина. По-видимому, во многом это объясняется различным действием
кислоты, циркуляция холестерина
тех или иных желчных кислот на ферментативную систему печеночных клеток, определяющих деградацию холестерина [3, 4, 11, 12, 13].
Желчные кислоты определяют всасывание холестерина, поступление его в печень и трансформацию в желчные кислоты. В зависимости от их характера те или иные звенья процесса могут задерживаться или ускоряться, влияя тем самым в конечном итоге на уровень холестеринемии в организме. Это заставляет предполагать, что в организме существует своеобразный ауторегуляторный механизм, определяющий уровень холес-теринемии [5].
Мысль о связи холестерина с желчными кислотами впервые была сформулирована К. Блохом [10]. Около 80% холестерина в печени трансформируется в желчные кислоты, которые в подавляющей массе выделяются в просвет кишечника. Реабсорбция желчных кислот кишечником значительно превосходит выведение их с калом.
Полагают, что одна молекула желчной кислоты циркулирует много раз по пути кишечник — печень [8]. Состав желчных кислот в желчи определяется ферментативной реакцией печеночных клеток и микрофлорой кишечника.
Исследования последних лет показали влияние желчных кислот на характер рециркуляции холестерина, что в конечном итоге связано с окончательной судьбой его в организме.
Кишечные микроорганизмы содержат активные ферментные системы, катализирующие превращения желчных кислот. Действие микроорганизмов кишечника способствует выведению желчных кислот из организма, так как при этом образуются менее полярные метаболиты, которые медленнее всасываются. Ферменты микро-
бов катализируют расщепление пептидной связи коньюгатов, отщепление оксигрупп и некоторые эпимерные превращения.
Основным метаболитом холевой кислоты в кишечнике большинства животных является де-зоксихолевая кислота [9, 18, 19, 20].
Хенодезоксихолевая кислота превращается в литохолевую кислоту. Эти реакции катализируются 7 а-дегидроксилазами. В кишечнике человека выделено 8 штаммов бактерий, осуществляющих 7а-дегидроксилирование холевой и хенодезокси-холевой кислот с образованием дезоксихолевой и литохолевой. Это облигатно анаэробные грампо-ложительные палочки, не образующие спор, отнесенные к типу ЬаШЬасШеае. Большинство аэробных бактерий не обладает этим свойством [16].
Из Clebsiela perfringes выделен внутриклеточный фермент, гидролизирующий парные желчные кислоты [14, 15]. Состав желчных кислот, выделенных через кишечник у человека, включает дезоксихолевую, 5р-холиновую кислоты. У крыс — дезоксихолевая, гликодезоксихолевая, литохолевая.
У нас в России было найдено, что МусоЬаШг mucosum своими ферментами расщепляет холевую кислоту у человека[6].
Образующиеся под влиянием кишечной микрофлоры дезоксихолевая и литохолевая кислоты обладают различной реабсорбцией. Дезоксихолевая кислота реабсорбируется в значительной мере, а литохолевая кислота всасывается трудно.
После реабсорбции желчные кислоты подвергаются воздействию ферментов печени и на этой стадии их обмена ярче всего проявляется видовая специфичность. Метаболизм желчных кислот в печени включает главным образом процессы гидроксилирования. В печени человека дезоксихолевая кислота превращается в холевую кислоту [17, 21].
7а-гидроксилаза имеет высокую активность у крыс, поэтому в их желчи холевой кислоты почти нет, дезоксихолевая кислота выводится с желчью. У человека этот фермент менее активен и дезок-сихолевая кислота интенсивнее преобразуется в холевую, поэтому у человека в печени много холевой кислоты.
В печени холевая кислота образует конъюгаты с таурином и глицином, образуя таурохолевую и гликохолевую кислоты. Таурохолаты влияют на выведение желчных кислот. Таурохолаты обладают лучшей растворимостью, благодаря чему облегчается их секреция с желчью и дальнейшее действие в составе кишечного сока на расщепление и восстановление липидов, в том числе холестерина.
Гиперхолестеринемия в зависимости от видовой принадлежности при повышенном содержании таурохолатов выглядит так: собаки ^ крысы ^ кролики.
Как известно, у крыс наиболее благоприятные, генетически обусловленные, условия обмена желчных кислот: высокое 7а-дегидроксилирова-ние дезоксихолевой кислоты и выведение ее из кишечника; активное гидроксилирование осталь-
Желчные кислоты у различных видов животных
Таблица 1
№ Название кислоты Формула Положение и конфигурация оксигрупп Распространение
1. Холевая с,АА 3а, 7а, 12а Желчь человека, козы, антилопы
2. р-фокохолевая с,АА 3, 7, 23 Желчь тюленя, моржа
3. Нутрихолевая С,ЛА — Желчь бобра
4. Аллохолевая (5а) с,АА 3а, 7а, 12а Желчь леопарда
5. Битохолевая С,ЛА 3а, 12а, 23 Желчь змеи
6. а-мурихолевая с,АА 3а, 6р, 7а Желчь крысы
7. р-мурихолевая С,АА 3а, 6р, 7р Желчь крысы
8. Гиохолевая с,АА 3а, 6а, 7а Желчь свиньи
9. Дезокихолевая С24Н40О4 3а, 12а Желчь человека, быка, оленя, собаки, овцы, козы, кролика
10. Ханодезоксихолевая С24Н40О4 3а,7а Желчь человека, гуся, быка, оленя, собаки, овцы, козы, кролика
11. Урсодезоксихолевая С24Н40О4 3а, 7р Желчь медведя
12. а-гиодезоксихолевая С24Н40О4 3а, 6а Желчь свиньи, кабана
13. р-гиодезоксихолевая С24Н40О4 3р, 6а Желчь свиньи
14. Буфодезоксихолевая С24Н40О4 - Желчь жабы
15. а-лагодезоксихолевая С24Н40О4 - Желчь кролика
16. а-лагодезоксихолевая (аллодезоксихолевая (5а) С24Н40О4 3а, 12а Желчь человека, кролика
17. Литохолевая С^О, 3а Желчь человека, кролика, быка
Таблица 2
3
г
&
«
С
&
5 а с
г
у
9
6 & & сс 53
а
а
&
=
г
с
н
г
а
а
53
&
Г®
£
Содержание холестерина (в мг%) в крови при скармливании атерогенной диеты в течение 14 дней в комбинации с : Холевая кислота 00 тґ 00 Я +1 °, ^ о сь V СЬ а О 10 00°, +1 О II сь а
Я * ет лот ол х 0 ои тк и ч ю ® +1 °, ^ о сь V сч а го +1 О сч V 00 а
вая ч 15 8 а § 5 * § ок СО е сь оо^ го °, +1 9 ю Л ^ а С.О сч ю +1 О II ю а
Дегидрохолевая кислота ° к 10 ^ сч ю Г--0, +| 9 ю Л а
Гликохолевая кислота с-о © +1 о 2®~ ^ V р
Таурохолевая кислота сч ^ +| 2-о ® сч V ^ а
Контроль. Скармливание холестерина в течение 14 дней сч гС го +1 о Г" <.о го +1 С.О Г"
2 X н н X н сч +1 сл С.О ю 4-І оо ю ю
Виды животных и к и л о р 2 с 2 р
Содержание холестерина (в мг%) в крови при скармливании атерогенной диеты в течение 14 дней в комбинации с : Холевая кислота ГО СЧю ^ о +1 ®~ 10 л го а о ^ сч 00 ,4, сч 44 °, о о ю V ^ а
Литохолевая кислота ^ о ^ о о °~ & СЧ ТҐ О 44 ^ о о V ^ а
Дезоксихолевая кислота ^ ю ё§- О ^ о + 1 ©~ 00 V
Дегидрохолевая кислота V? Юю ~о' го ^ о ^ ю 00 А © ^
Таурохолевая кислота +1 °, о о О V го а ГО ® +1 °, ю о ю V ^ а
вая еа £ 5 кои Я * Гли Ю ТҐ го 9 +1 °, сч о ю V & а сл ТҐ СЧ 9 +1 °, о о сч V ^ а
Контроль. Скармливание холестерина в течение 14 дней сл 00 44 С.О ©~ го сл <.о сл +1 V? о о
е 2 X т та X Н 00 44 о V? сч го С.О +1 сл сч сч
Виды животных и к и л о р 2 с 2 р
ной попавшей в печень кислоты. Человек в этом отношении находится в менее выгодном положении: в его печень поступает много дезоксихолевой кислоты, а гидроксилирование дезоксихолевой кислоты в его печени происходит медленно, что и способствует усиленному образованию холевой кислоты.
На основании вышеизложенного появляется необходимость глубокого исследования на различных уровнях процессов гепатоэнтеральной рециркуляции холестерина. При этом необходимо изучить влияние каждой из желчных кислот на характер обмена холестерина, учитывая при этом состав желчных кислот в кишечнике в зависимости от видовой принадлежности организма (Таблица 1).
Материалы и методы исследования
Кролики в количестве 30 животных получали ежедневно в течение месяца через зонд эмульсию холестерина на дистиллированной воде из расчета 0,25 г холестерина на 1 кг веса, к которой добавляли желчные кислоты (холевую, хеноде-зоксихолевую, литохолевую, дезоксихолевую) из расчета 30 мг на 1 кг веса. Крысы в количестве 30 животных получали ежедневно, в течение месяца, атерогенную диету, составленную из пшенной каши, белого хлеба, молока, сливочного масла 25% и холестерина 0,5% от веса пищи. На 1 кг веса приходилось 0,25 г холестерина. Желчные кислоты добавлялись к пище из расчета 30 мг на 1 кг веса. Желчные кислоты определялись методом хроматографии. В конце эксперимента печень извлекли и подвергли морфологическому исследованию: общегистологические методы окраски (гематоксин-эозин, по Ван Гизону, гал-лоцианином). Содержание липидов определяли суданом III и IV. Гистохимическими методами определяли активность липазы, кислой фосфата-зы, сукцинатдегидрогеназы.
Мы изучали действие различных желчных кислот на характер поступления холестерина в печень и его деградацию. Действие различных желчных кислот неодинаково влияет на расщепление холестерина, а спектр самих желчных кислот, в свою очередь, зависит от видовых генетически обусловленных условий.
Накопление холестерина в печени кроликов отчетливо увеличивалось, если в диете содержались в избытке дегидрохолевая и особенно холевая кислоты (Рис. 1).
Крысы отвечали большим накопление холестерина также в присутствии холевой и дегидро-холевой кислоты. Высокий уровень дегидрокси-ляции дезоксихолевой кислоты в печени крыс защищал ее от избыточного накопления холестерина (Таблица 3).
13100
14000
12000
10000
8000
6000
4000
2000
0
Рис. 1. Содержание желчных кислот (в мг%)
в пузырном содержимом при скармливании кроликам в течение 14-ти дней холестерина в комбинации с различными желчными кислотами
И — интактные; К — контроль (14 дней холестерин);
ХОЛ — холестерин в комбинации с холевой кислотой;
ДГ — холестерин в комбинации с дегидрохолевой кислотой; ДОХ — холестерин в комбинации с дезоксихолевой кислотой;
ГХ — холестерин в комбинации с гликохолевой кислотой;
ТХ — холестерин в комбинации с таурохолевой кислотой.
Желчные кислоты определяют характер деградации холестерина в печени, образование желчных кислот и их выведение в пузырную желчь.
Мы изучали влияние различных желчных кислот на характер холестеринового обмена в организме, учитывая биохимические, морфологические и гистохимические показатели метаболизма в печени.
В печени кроликов под влиянием литохолевой кислоты накопление холестерина происходит в 2,5 раза меньше по сравнению с контрольной группой животных (740 мг% — против 1930 мг%). Полученные данные находятся в корреляции с показателями периферической крови (Таблица 2). При скармливании крысам холестерина с литохолевой кислотой процентное содержание холестерина в крови увеличивается только на 46% по сравнению с нормой.
При скармливании животным (крысы и кролики) холестерина в комбинации с дезоксихоле-вой кислотой отмечается значительное снижение холестерина в печени по сравнению с контрольной группой. Наиболее низкое содержание холестерина в печени отмечается при скармливании его животным в комбинации с таурохолевой либо гликохолевой кислотами. У крыс на 14-й день эксперимента содержание холестерина в печени составило 455 мг%, то есть 45% по отношению к контрольной группе. У кроликов это выражено в меньшей степени: содержание холестерина в печени в присутствии избытка таурохолевой кислоты было 1300,0мг% (контроль — 1930,6 мг%). Совершенно иные результаты получаются при скармливании животным холестерина в комбинации с холевой кислотой. Количество холестерина у кроликов увеличивается до 2035±123 мг%, а у
Рис. 2. Печень крысы.
На фоне гиперхолестеринемии к диете добавлялась холевая кислота в течение 14 дней. Активность липазы в клетках печени резко снижена. Реакция на липазу по Гомори. Увеличение 40х 15
Рис. 3. Печень крысы.
На фоне гиперхолестеринемии к диете добавлялась дезокси-холевая кислота в течение 14 дней. Активность липазы - высокая. Реакция на липазу по Гомори. Увеличение 40x15
крыс — 901750±68 мг% (контроль — 1004±97,6 мг%). Полученные данные свидетельствуют, что желчные кислоты оказывают дифференцированное влияние на характер холестеринового обмена в печени. Это подтверждается фактором различия выведения желчных кислот из печени кроликов при скармливании им атерогенной диеты в комбинации с различными желчными кислотами.
Наименьшее накопление холестерина в печени происходит при добавлении к холестериновой диете таурохолевой, гликохолевой и литохолевой кислот. В меньшей степени деградация холестерина до уровня желчных кислот отмечается под влиянием холевой кислоты. При этом клетки печени остаются переполненными липидами. Отмечается снижение активности липазы (Рис. 2) окислительно-восстановительных процессов (Рис. 3) и низкая
Рис. 4. Печень крысы.
На фоне гиперхолестеринемии к диете добавлялась холевая кислота в течение 14 дней. Отмечается низкая активность сукцинатдегидрогеназы в клетках печени. Реакция на сукцинатдегидрогеназу по Шелтон-Шнейдеру. Увеличение 40 х 10.
Рис. 6. Печень крысы.
На фоне гиперхолестеринемии к диете добавлялась холевая кислота в течение 14 дней. Резкое снижение активности кислой фосфатазы при рН 6,2 по ходу желчных капилляров. Реакция на кислую фосфатазу по Гомори. Увеличение 90х 15.
Рис. 5. Печень крысы.
На фоне гиперхолестеринемии к диете добавлялась дезокси-холевая кислота в течение 14 дней. Реакция на сукцинатдегидрогеназу - высокая. Реакция по Шелтон-Шнейдеру. Увеличение 40х10.
активность гидролитических ферментов (Рис. 4). Если к диете, особенно у крыс, добавлялась де-зоксихолевая кислота, накопление холестерина в печеночных клетках было умеренным, активность липазы (Рис. 5), сукцинатдегидрогеназы (Рис. 6) были более интенсивными, кислая фосфатаза проявляла себя активно по ходу желчных капилляров (Рис. 7), свидетельствуя о высоковыраженной реакции выведения желчи из печени.
Заключение
Формирование гиперхолестеринемии в организме прежде всего определяется характером гепатоэнтеральной рециркуляции холестерина. Интенсивность и количество всасываемого в тонком кишечнике холестерина зависит от состава желчных кислот, находящихся в кишечнике. Наиболее активно конъюгируют с холестерином и служат для него кондукторами всасывания холевая, хенодезоксихолевая и дезоксихолевая кислоты.
Рис. 7. Печень крысы.
На фоне гиперхолестеринемии к диете добавляли дезокси-холевую кислоту в течение 14 дней. Высокая активность кислой фосфатазы при рН 6,2 по ходу желчных капилляров. Реакция на кислую фосфатазу по Гомори. Увеличение 90 х 15.
Различные виды животных имеют в тонком кишечнике доминирование своего состава желчных кислот. Это зависит от трансформации в кишечнике холестерина до определенного уровня, при котором формируется та или иная желчная кислота. Состав желчных кислот, а точнее ферменты, которые это выполняют, содержатся, в определенных микроорганизмах, заселяющих тонкий кишечник организма. Состав микробной флоры зависит от видовой принадлежности организма и характера метаболизма в кишечнике, определяющих возможности для их благоприятного существования.
Таким образом, рециркуляция холестерина и накопление его в печени и крови определяются генетически обусловленными видовыми особенностями начального этапа поступления его в организм во время всасывания с участием той или иной желчной кислоты.
Второй этап, определяющий уровень гиперхолестеринемии, - это характер деградации его в
печени. И на этом этапе процесс деградации холестерина зависит от гидроксилирования до определенного уровня желчных кислот по-разному у различных видов животных. Животные, у которых прогресс распада холестерина завершается большим образованием холевой кислоты, находятся в менее благоприятных условиях, так как она обеспечивает большее поступление холестерина из печени в кровь.
CHOLESTEROL HEPATOENTERAL RECIRCULATION
M.T.Lutsenko
The article deals with study of cholesterol recirculation: bowl-blood- liver- bowl. Cholesterol degrades up to some bile acids, defining its further way: transition into blood as its deviants (different bile acids) or recirculation into a bowl. Degradation of cholesterol and bile acids is conducted by bowl microorganism enzymes, composition of which is strictly depends on type of organism. Forming hypercholesterinemia is defined by the initial stages of cholesterol hepatoen-teral recirculation, governing by genetically dependent small intestine metabolism.
Литература
1. Аничков Н.Н. Значение экспериментальных исследований для понимания патогенеза атеросклероза /Н.Н. Аничков // Атеросклероз и коронарная недостаточность. — М., 1956. — С. 3-18.
2. Ефимова Н.И. Состояние печени при атеросклерозе / Н.И.Ефимова // Атеросклероз и инфаркт миокарда. — М., 1956. — С. 171-179.
3. Луценко М.Т. Гистохимические данные о влиянии холевой и дезоксихолевой кислот на обмен холестерина / М.Т. Луценко // Труды IV Всесоюзного съезда патологоанатомов. — М., 1967. — С. 101-102.
4. Луценко М.Т. Морфологические и гисто-биохими-ческие данные тканевого обмена при экспериментальной гиперхолестеринемии / М.Т. Луценко // Амурское здравоохранение. — Благовещенск. — 1968. — Вып.2.
— С. 101-108.
5. Мясников Л.А. Роль печени в происхождении нарушений липидного обмена при атеросклерозе / Л.А. Мясников // Гипертоническая болезнь и атеросклероз.
— М., 1965. — С. 110-130.
6. Северина Л.О. Пути энзиматической трансформации холевой кислоты при помощи культуры / Л.О. Северина, Г.К. Скрябин, И.В. Торгов // Изв. АН СССР, сер. Биол. — 1968. — № 6. — С. 912-914.
7. Синицина Т.А. Экспериментальные исследования об атеросклерозе / Т.А.Синицина // Атеросклероз
и коронарная недостаточность. — М.: Медгиз, 1956.
— С. 24-29.
8. Bergstrom S. On the regulation of bile acid formation in the rat liver/ S. Bergstrom, H.Danielsson // Acta Physiol. Scand. — 1958. — Vol. 43. — P. 1-9.
9. Bergstrom S. Metabolism of bile acids / Bergstrom S. // Federat. Proc. — 1962. — Vol. 21. — № 4. — P. 28-32.
10. Bloch K. The biological enversion of cholesterol to cholia acid / K. Bloch, B. Berg, P. Rittenberg // J. Biol. Chem. — 1943. — Vol. 149. — P. 511-515.
11. Breuer O., Sudjana J. Chobsterol Ta-hydroxylase is up regulated by the competitive inhibitor 7-oxocholes-terol in rat liver / O. Breuer, J. Sudjana-Sugiaman, G. Eg-gertsen, J. Chiang, J. Bjorkhem // Eur. J. Biochem. — 1993.
— Vol. 215. — № 3. — C. 705-710.
12. Chevallier F. Invariabilitie de la vitesse de synthese du cholesterol chez des rats adultes ingernet des regimes aux concentrations de cholesterol croissantes / F. Chevallier // C.r. Acad. Sci. — 1966. — Vol. 262. — № 24. — P. 2528-2531.
13. Einarsson K. On the formation of hyodeoxycholic acid in the rat. Bile acids and steroids-15 / K. Einarsson // J. Biol. Chem. — 1966. — Vol. 241. — № 3. — P. 504-509.
14. Hiraiwa N. Influence of bile salts on rat liver enzyme activity. Experiment in rats partially hepatectomired / N.Hiraiwa // Hiroshima Journ. of Med .Sci. — 1959.
— Vol. 8. — № 1. — P. 9-15.
15. Joms M, Pandak W. Heuman D. et al. Cholesterol 7a hydroxylase: evidence for transcriptional regulation by cholesterol or metabolic products of cholesterol in the rat/ M.Jones, W.Pandak D. Heuman et al. // J. Lipid. Res.
— 1993. — Vol. 34. — № 6. — P. 885-892.
16. Lewis R. Composition of plasma cholesterol ester in relation to coronary artery disease acid dietary fat / R. Lewis // J. Lanat .— 1958. — Vol. 7037. — № 2. — P. 71-73.
17. Lindstedt S. The turnover of bile acids in the rat/
S.Lindstedt, A. Norman // Acta Physiol. Scand. — 1956.
— Vol. 38. — P. 121-128.
18. Lindstedt S. The formation of bile acids form 7a-hydroxycholesterol in the rat. Bile acids and steroids / S. Lindstedt // Acta Chem. Scand. — 1957. — Vol. 11. — №
3. — P. 417-420.
19. Norman A. Bile acids and steroids. Formation of lithocholic acid from chenodeoxycholic acid in the rat / A. Norman, J. Sjovall // Acta Chem. Scand. — 1960. — Vol. 14. — P. 1815-1820.
20. SjovallJ. Bile acids in man under normal and pathological conditions / J.Sjovall // Acta Clin. Chem. — 1960.
— Vol. 5. — № 1. — P. 33-43.
21. Vlahcevic Z., Pandak W. Role of newly synthesized cholesterol or its metabolites on the regulation of bile acid biosynthesis after short-term billiary diversion in the rat / Z. Vlahcevic, W. Pandak // Hepatology. — 1993. — Vol. 18. — № 3. — P. 660-668.
