Диссертация (Совершенствование двухстадийной методики хромато-масс-спектрометрического определения свободных и этерифицированных жирных кислот в биологических образцах), страница 4

Вместе эти три ЖК составляют около 78% от общего количества СЖКв крови. Линолевая кислота (18:2) и арахидоновая кислоты (20:4) являются основнымиПНЖК (около 8% от общего числа); α-линоленовая кислота (18:ω-3), эйкозапентаеноваякислота (20:5), и докозагексаеновая кислоты (22: 6), также присутствуют в значимых концентрациях. Вместе они составляют около 1% всех свободных ЖК.Важным классом метаболитов ЖК являются т.н. эйкозаноиды которые представляютсобой класс биологически активных медиаторов, образующиеся при метаболизме арахидоновой кислоты или некоторых других ПНЖК [26]. Многие эйкозаноиды обладают воспалительным или противовоспалительным действием.

Основные классы липидов плазмыкрови представлены в таблице 4.ГлицеролипидыГлицеролипиды представляют собой сложные эфиры трёхатомного спирта глицерола и ЖК. Глицерол может быть связан с одной, двумя или тремя жирными кислотами,соответственно образуя моно-, ди- или триацилглицериды [6].14Таблица 4 – Содержание основных классов липидов в плазме кровиКоличество Суммарная концентра- СуммарнаяХимический класспредставит ция в плазме крови, концентрация,елей класса нмоль/млмг/длЖирные кислотыЖК312145,82Эйкозаноиды760,0710,002ГлицеролипидыТриацилглицериды18105890,601,2-диацилглицериды28392,361,3-диацилглицериды27130,81ГлицерофосфолипидыГлицерофосфоэтаноламины3843532,70Лизофосфатидилэтаноламины 736,61,78Глицерофосфохолины311974157,00Лизофосфатидилхолины121035,25Глицерофосфосерины2070,56Глицерофосфоглицериды166,120,48Глицерофосфаты152,50,17Глицерофосфоинозитолы1931,52,74N-ацилглицерофосфосерины20,0130,00СфинголипидыСфингомиелины10130322,80Моногексозилсерамиды562,30,18Церамиды4111,60,73Сфингоиды60,60,02СтеролыСвободные стеролы1482631,80Этерифицированные стеролы222954114,00ПренолыДолихолы60,0250,00Коэнзим-Q24,590,39Моно- и диацилглицериды образуются на промежуточных этапах распада и синтезатриацилглицеридов.

Заместители атомах углерода в глицерине имеют различную пространственную конфигурацию, вследствие чего можно наблюдать стереоселективность ферментативного ацилирования.OR2OR1OO2O13R3OРисунок 3 - Пространственное расположение углеродных атомов глицеринаГлицеролипиды составляют значительную долю от общих липидов, присутствующих в плазме.

Из них наиболее распространенными являются триглицериды, уровень которых в плазме составляет 1,1 мкмоль/мл (90,6 мг/дл), однако абсолютная концентрация ТГ15зависит от приема пищи. Проблемой при определении ТГ является наличие множества изомерных соединений, включающих различные ацильные группы. Иногда такие группы изомерных глицеридов могут достигать до 10 соединений. Например, 52:3 ТГ является сложной смесью из нескольких изомеров (16:1/18:1/18:1, 16:1/18:0/18:2, 16:0/18:1/18:2), не считая региоизомеров.

Всего в плазме крови удалось обнаружить приблизительно 200 ТГ.Повышенный уровень триацилглицеридов в крови является одним из дополнительных факторов риска развития ишемической болезни сердца.ГлицерофосфолипидыФосфатиды представляют собой соединение спирта, глицерина или сфингозина свысшими ЖК и фосфорной кислотой. В их состав также входят азотсодержащие соединения: холин, этаноламин, серин, циклический шестиатомный спирт инозитол (витамин В8)[27]. Фосфолипиды служат главными компонентами биологических мембран.

Их общимотличительным признаком является наличие остатка фосфорной кислоты, который образует сложноэфирную связь с гидроксильной группой в положении С3 глицерина, поэтомуфосфолипиды, по крайней мере, в нейтральной области рН, несут отрицательный заряд [24].Фракция глицерофосфолипидов крови состоит более чем из 200 соединений.

Подклассы включают в себя глицерофосфаты, глицерофосфохолины, глицерофосфоэтаноламины, глицерофосфоглицериды и глицерофосфосерины Подавляющее большинство глицерофосфолипидов в человеческой плазме это глицерофосфохолины и глицерофосфоэтаноламины.Положения ацильных заместителей в молекуле фосфолипидов, неравноценны. Ковторому атому углерода присоединена, как правило, полиненасыщенная ЖК. При углеродеС1 находятся любые кислоты, чаще мононенасыщеннные или насыщенные.Наиболее простым глицерофосфолипидом является фосфатидная кислота (ФК) –промежуточное соединение для синтеза ТАГ и ФЛ.Фосфатидилсерин (ФС), фосфатидилэтаноламин (ФЭА, кефалин), фосфатидилхолин(ФХ, лецитин) – структурные ФЛ, вместе с холестерином формируют липидный бислойклеточных мембран и обеспечивают активность мембранных ферментов, вязкость и проницаемость мембран [28,29].Кроме этого, дипальмитоилфосфатидилхолин, являясь поверхностно-активным веществом, служит основным компонентом сурфактанта легочных альвеол.

Его недостаток влегких недоношенных младенцев приводит к развитию синдрома дыхательной недостаточности.16Также фосфатидилхолин, являясь одним из важнейших компонентов желчи, поддерживает находящийся в ней холестерин в растворенном состоянии и, таким образом, препятствует образованию желчных камней. Структурные формулы некоторых важных фосфлипидов приведены на рисунке 4.OOR1R2OR2OOR1OHPOHOOфосфатидная кислотаOOHPOOOOONH2COOHФосфатидилсеринOOR2R1R2OX = СеринЭтаноламинOХолинPXOИнозитолOOHOOR1OOHPOOOOONH2ФосфатидилэтаноламинЛизофосфолипидыOR2R1OOHPOOOOONФосфатидилхолинРисунок 4 - Строение некоторых важных фосфолипидовФосфатидилинозитол (ФИ) – играет ведущую роль в фосфолипид-кальциевом механизме передачи гормонального сигнала в клетку.

Лизофосфолипиды – продукт гидролизафосфолипидов фосфолипазой А2, образуются при определенных стимулах, вызывающих вклетке синтез эйкозаноидов (простагландинов, лейкотриенов). Намного более редким является кардиолипин – структурный фосфолипид в мембране митохондрий. Плазмалогены приС1 содержат высший спирт вместо жирной кислоты. Они участвуют в построении структуры мембран и составляют до 10% фосфолипидов мозга и мышечной ткани [28].СфинголипидыОсновным представителем у человека являются сфингомиелины, содержвщиеся,главным образом, в сером и белом веществе головного и спинного мозга, в оболочке аксонов периферической нервной системы, есть в печени, почках, эритроцитах и других тканях.В качестве ЖК выступают насыщенные и мононенасыщенные.В нервной ткани сфингомиелин участвует в передаче нервного сигнала по аксонам.В последние годы активно разрабатывается роль сфинголипидов в регуляции внутриклеточных процессов в качестве источника вторичного мессенджера церамида.

Основу сфин-17голипидов составляет сфингозин, связанный амидной связью с ацильной группой (например, с ЖК). При этом несколько возможных радикалов связаны со сфингозином за счётэфирной связи. Простейший представитель сфинголипидов — церамид. При гидролизесфингомиелины образуют одну молекулу жирной кислоты, одну молекулу двухатомногоненасыщенного спирта сфингозина, одну молекулу азотистого основания (чаще это холин)и одну молекулу фосфорной кислоты [30; 31]. На рисунке 5 представлена общая формуласфингомиелинов.OOPOOHOHOСфингомиелинNNHROHOHNH2СфингозинOHOHNH2ДигидросфингозинРисунок 5 - Строение сфигномиелинаСтруктуры молекул сфингомиелина и глицерофосфолипидов во многом схожи. Молекула сфингомиелина содержит полярную «головку», которая несет одновременно и положительный (остаток холина), и отрицательный (остаток фосфорной кислоты) заряды, идва неполярных «хвоста» (длинная алифатическая цепь сфингозина и ацильный радикалжирной кислоты).

В некоторых сфингомиелинах, например, выделенных из мозга и селезенки, вместо сфингозина найден спирт дигидросфингозин (восстановленный сфингозин)[32].1.2.2 Биологическая роль жирных кислотЖиры (триацилглицериды) — наиболее важный резерв энергии в организме животных. Они хранятся главным образом в клетках жировой ткани, адипоцитах [33] и там жепротекают основные процессы их синтеза и деградации.ЖК поступают с пищей или синтезируются в организме за исключение незаменимых.ЖК, необходимые для синтеза жиров (липогенеза), в составе триацилглицеридов переносятся из печени и кишечника в виде липопротеиновых комплексов. Липопротеин-липаза,18находящаяся на поверхности эндотелиальных клеток кровеносных капилляров, отщепляетот этих липопротеинов ЖК.

Схема образования и деградации ЖК приведена на рисунке 6.В адипоцитах деградация жиров (липолиз) катализируется гормонзависимой липазой.Уровень свободных ЖК, поступающих из жировой ткани, зависит от активности этой липазы - фермент регулирует, таким образом, уровень ЖК в плазме.ЖК из жировой ткани транспортируются в плазму крови в неэтерифицированнойформе. При этом растворимы только короткоцепочечные, но и ЖК с более длинными углеродными цепями, менее растворимые в воде, переносятся в комплексе с альбумином.

Изплазмы крови ЖК поступают в ткани; здесь из них синтезируются жиры или за счет окисления вырабатывается энергия. Особенно интенсивен метаболизм ЖК в клетках печени (гепатоцитах).Рисунок 6 - Схема образования и деградации ЖКЖирнокислотные индексы активности ферментовБиотрансформация ЖК в организме происходит с участием двух типов ферментов элонгазы, осуществляющей удлинение углеродной цепочки, и десатуразы, ответственнойза появление новой двойной связи в молекуле ЖК.Десатуразы - от англ.

desaturation – класс ферментов, катализирующих реакции дегидрирования. Каждая десатураза, характеризуется высокой стерео- и региоселективностью и вводит двойную связь лишь в один строго определённый участок углеродной цепиЖК. Например, десатураза Δ9, также известная как стеарил-CoA десатураза (SCD1), присоединяет двойную связь к девятому атому углерода, считаемому от карбонильного (COOH)19[34]. С помощью профилирования СЖК и ЭЖК в плазме крови и других биологическихобразцов, возможно определять активность ферментов десатураз и элонгаз [35].

Например,отношение концентраций стеариновой кислоты и олеиновой 18:0 к 18:1 или пальмитолеиновой к пальмитиновой кислоте 16:1 к 16:0, является показателем активности Δ9десатуразы, и, как следствие, клеточного роста и дифференциации за счет влияния на текучесть мембран и сигнальной трансдукции [36]. Активность фермента Δ6-десатуразы (D6D)можно вычислить как отношение концентраций линолевой и линоленовой кислот 18:3n-6 к18:2n-6, Δ5-десатуразы (D5D) - как отношение арахидоновой к 8,11,14 –эйкозатриеновойкислоте 20:4n-6 к 20:3n-6. Активность элонгазы определяется отношением стеариновой кпальмитиновой 18:0 к 16:0. Значения индексов позволяют охарактеризовать различные метаболические функции и физические свойства клеток [35].В настоящее время определение индексов играют важную роль в диагностике различных заболеваний, таких, как диабет и кардиологические заболевания, так как индексыявляются показателем метаболизма клеток и могут стать ключом в понимании возникновения патологий и течения заболеваний.Измерение профиля, помимо изменения суммарной концентрации СЖК позволяетколичественно охарактеризовать изменение липидного состава крови.

Например, ЖК семейства ω-6 не могут конвертироваться в ω-3 ПНЖК, и наоборот. В связи с этим, незаменимые ЖК конкурируют за одни и те же энзимы, которые осуществляют элонгацию и десатурацию, и непропорционально высокое количество линолевой кислоты в питании приводит к образованию избытка соответствующих длинноцепочечных ЖК, таким образомограничивая синтез производных α-линоленовой кислоты. Именно по этой причине адекватное соотношение линолевой и α-линоленовой ЖК имеет большее значение, чем их количественное содержание [37]. Стеарил-КоА десатураза (SCD), Δ6-десатураза (Δ6D) и Δ5десатураза (Δ5D) катализируют эндогенный синтез длинноцепочечных ненасыщенных ЖК,которые модулируют метаболические функции клетки. Индекс активности элонгазы является показателем активности синтеза ЖК.