Нейрогуморальная регуляция липостата

Липостатом условно называют систему, контролирующую постоянство веса тела взрослого организма. Центральным регулирующим звеном липостата служит гипотоламус, где находятся ядра вегетативной нервной системы. В 1961 г. индийский патофизиолог Б.К. Ананд установил, что центр голода находится в вентро-латеральных ядрах гипоталамуса, а ценр насыщения (сытости) – в вентро- медиальных ядрах. Центр сытости связан с центром голода синапсами, передающими тормозные импульсы. В организме процессы липогенеза (образования жира) и липолиза, или мобилизации жира (т.е. расщепления его до глицерина и жирных кислот) идут активно и постоянно, и больше всего они выражены в жировой ткани.

Жировая ткань – это не инертное, как кажется на первый взгляд, а метаболически очень активное образование, с постоянно протекающими процессами синтеза и распада жиров, белков, углеводов. Адипоциты – клетки жировой ткани – формируются из фибробластов. Адипоциты имеют на своей поверхности много нейромедиаторных и гормональных рецепторов (вспомним хотя бы, что жировая ткань является инсулин - зависимой).

В «сытом» состоянии адипоциты выделяют пептидный гормон лептин, который связывается с лептиновыми рецепторами вентро-медиальных ядер (центра насыщения). От центра насыщения поступают тормозные сигналы на центр голода, и голод отступает. Так же под влиянием лептина в центре голода уменьшается выработка нейропептида Y. Нейрпопептид Y стимулирует пищевое поведение, поиск и потребление пищи животными, продукцию инсулина. Таким образом, первоначально сама жировая клетка в норме откликается на насыщение и шлет об этом лептиновые сигналы.

Липогенез активизируется после приема пищи. В крови повышается концентрация глюкозы, что стимулирует секрецию инсулина. Под действием инсулина активизируются белки – транспортеры глюкозы (ГЛЮТ -4), и она поступает в адипоциты, где превращается в глицерофосфат. Инсулин активизирует также синтез адипоцитами липопротеидлипазы и ее экспонирование на стенки поверхности капилляров. ЛПЛ гидролизует жиры хиломикронов и ЛПОНП до глицерина и жирных кислот. Глицерин транспортируется в печень, так как для него нет ферментов в адипоцитах, а жирные кислоты проникают в них, связываются с образованным глицерофосфатом и превращаются в собственные триацилглицериды. Таким образом, при наличии в пище значительного количества глюкозы возможно излишнее депонирование жира в жировой ткани., так как активизированный глицерин там образуется только из глюкозы.

В печени также увеличивается синтез жиров и секреция их в кровь в составе ЛПОНП. ЛПОНП доставляют жиры в капилляры жировой и мышечной ткани, где они подвергаются гидролизу ЛПЛ.

В промежутках между приемами пищи, при голодании в крови снижается концентрация инсулина, но повышается содержание глюкагона. При физической деятельности увеличивается секреция адреналина. Повышение симпатоадреналовой активности, уровня глюкагона способствует увеличения липолиза. Жирные кислоты, выделяемые в кровь, связываются с альбуминами и становятся важным источником энергии для мышц, сердца, печени и почек. Однако абсолютная концентрация СЖК не велика даже в этот интервал времени, так как период полураспада жирных кислот очень мал (менее 5 минут), они быстро метаболизируют, неся большой поток энергии. Липолиз приостанавливается после приема пищи и секреции инсулина.

Глюкокортикоидные гормоны усиливают мобилизацию жира из жировой ткани. Но это действие может перекрываться другими эффектами этих гормонов: способностью вызывать гипергликемию через глюконеогенез и стимулировать секрецию инсулина. А инсулин, как уже говорилось, стимулирует липогенез.

Участие нервной системы в регуляции жирового обмена подтверждается данными о том, что длительное эмоциональное напряжение приводит к мобилизации жира из жировых депо и похудению. Такой же эффект наблюдается при раздражении симпатических нервов. Десимпатизация препятствует выходу жира из депо. Раздражение парасимпатических нервов сопровождается отложением жира.

6. Нарушение липостата

Нарушение сложной системы нейрогуморальной регуляции лежит в основе избыточного отложения жира в жировой ткани – ожирения.

_Первичное ожирение развивается при повышенной калорийности рациона, превосходящей энергетические потребности организма. В последнее время считают, что ключевую роль в развитии первичного ожирения играет абсолютная или относительная лептиновая недостаточность.

У человека и животных имеется «ген ожирения» - obese gene (ob), кодирующий лептин. В результате мутации гена количество лептина в крови снижается (абсолютная лептиновая недостаточность). Низкий уровень лептина в крови служит сигналом недостаточного количества запаса жиров в организме. Центр голода продолжает секрецию нейропептида Y, приводящего к увеличению аппетита и в результате к увеличению массы тела.

В других случаях может быть генетический дефект рецепторов лептина в гипоталамусе. При этом количество лептина увеличивается в несколько раз, но его относительная недостаточность действия на гипоталамус держит центр голода в постоянной активности.

Стоит подчеркнуть, что ожирение – вопрос баланса. Набор избыточной массы невозможен без избыточного поступления энергии над ее затратами, поэтому гиподинамия является фактором риска развития ожирения.

Вторичное ожирение проявляется как синдром при развитии первичных нейроэндокринных нарушений, приводящих к дисбалансу между липогенезом и липолизом. Так, к развитию ожирения приводят гипотиреоз, гиперкортикозолизм, гиперинсулинизм, некоторые опухоли мозга.

У ожиревших коров чаще, чем у животных средней упитанности, развивается кетоз. У ожиревших животных нарушается половой цикл, коровы часто остаются бесплодными. Телята, ягнята, поросята, щенки от ожиревших матерей часто рождаются ослабленными, склонными к заболеваниям. При ожирении нарушается работа опорно-двигательного аппарата, увеличивается нагрузка на сердце, появляется утомляемость, повышается риск развития атеросклероза, тромбоза.

В противоположность ожирению возможно возникновение истощения, характеризующегося существенной потерей жировых запасов организма. Истощение наблюдается при длительном голодании, тяжело протекающих гиперпиретических лихорадках, сахарном диабете 1 типа, эмоциональном стрессе.

Липолитический эффект сильно выражен при гипертиреозе, при усилинном выбросе мозговым слоем надпочечников адреналина и норадреналина, хронических болезнях. Хорошо известна раковая кахексия, наступающая из – за интоксикации. Кроме того, злокачественные клетки являются «ловушками» глюкозы и других энергетических эквивалентов. При сахарном диабете 1 типа (гипоинсулинемия) выпадают анаболические эффекты инсулина в отношении липидов и белков. Поэтому истощение является обязательной частью клинической картины инсулинзависимого диабета. Кахексия проявляется при тяжелых длительных поражениях желудочно – кишечного тракта, связанных с нарушением всасывания веществ.

7. Кетоз и стеатоз печени

Центральным узлом связей всех обменов является ацетилкоэнзим А. Он образуется при распаде глюкозы, глицерина, некоторых аминокислот, β-окислении жирных кислот. Основное количество АКоА окисляется затем в цикле трикарбоновых кислот до воды и диоксида углерода, обеспечивая производство энергии. Для вовлечения АКоА в ЦТК необходимо достаточное количество оксалоацетата. Другая часть АКоА служит основой для синтеза жирных кислот, третья – холестерина, четвертая используется для образования кетоновых тел. Кетоновые тела – это водорастворимые молекулы – ацетон, ацетотоуксусная и β – гидроксимаслянная кислоты. У моногостричных животных и человека синтез кетоновых тел происходит только в митоходриях печени. У моногостричных животных они могут образовываться еще в слизистой оболочке преджелудков.

Кетоновые тела могут использоваться для энергетических нужд мозгом, мышцами, почками и легкими, особенно в условиях голодания. При беременности они утилизируются плацентой и плодом. Кетоновые тела – это нормальные метаболиты, быстро использующиеся, поэтому их концентрация в крови низкая (у человека 3 – 10 мг/дл, у крупного и мелкого скота до 6 мл/дл).

При длительном голодании кетоновые тела становятся основным источником энергии для скелетных мышц, сердца и почек, а глюкоза потребляется мозгом и эритроцитами. Затем и мозг адаптируется к использованию ацетоуксусной кислоты. Если кетоновые тела накапливаются в крови в избытке (кетонемия), то они появляются в моче (кетонурия), а у лактирующих животных и в молоке (кетонолактия) - молоко становится горьким, непригодным для использования. Такое состояние называется кетозом. С потом, мочой, молоком, как правило, удаляется ацетон, который не утилизируется тканями. Именно ацетон создает своеобразный фруктовый запах животного или человека.

Гиперкетонемия представляет опасность для организма, так как приводит к ацидозу, сначала компенсированнному, с уменьшением щелочного резерва, а потом и к некомпенсированнному, со смещением рН. Накопление протонов в крови нарушает связывание кислорода гемоглобином и функцию других белков, в том числе ферментных. Возникают другие нарушения метаболизма, признаки сердечно-сосудистой недостаточности. У животных понижается или извращается аппетит, теряется масса, падает продуктивность, часто возникают аборты. При ацидозе кости теряют кальций, первыми признаками этого становятся рассасывание хвостовых позвонков и последних ребер, ломкость рогов. Гиперкетонемия может привести к кетоацидотической коме.

Основным звеном патогенеза кетоза считают ускоренный распад жиров с образованием АКоА на фоне дефицита углеводов или оксалоацетата для ЦТК.

Условно различают первичный и вторичный кетоз. Первичный кетоз возникает у жвачных в результате несбалансированного или недоброкачественного кормления. Чаще всего первичным кетозом страдают высокопродуктивные коровы в период наивысшей лактации или перед отелом, тучные, с многоплодной беременностью овцы и козы. Малопродуктивный крупный рогатый скот, свиньи, лошади устойчивы к развитию кетоза.

Углеводное голодание может возникнуть при снижение сахаро-протеинового отношения в рационе с оптимального 1-1.5:1 до 0.2-0.6:1. При даче концентрированных кормов, богатых протеином, жмыхами и другими высокожиросодержащими составляющими, переваривание целлюлозы микрофлорой рубца угнетается, изменяется пропорция летучих жирных кислот (ЛЖК): накапливается масляная кислота (кетогенная) в ущерб пропионовой (антикетогенной). Из нее путем глюконеогенеза синтезируется глюкоза. Нельзя скармливать силос с высоким содержанием масляной кислоты, загнивший и заплесневевший корм. Они угнетают молочно-кислое брожение – источник ЛЖК и в конце концов – глюкозы. Так возникает углеводная недостаточность. У высокопродуктивных лактирующих коров она усугубляется секрецией углеводов с молоком: подсчитано, что корова за лактацию выделяет до 2 кг молочного сахара!

В условиях напряженного обмена веществ животному требуются большие поставки энергии. Поэтому усиливается мобилизация жира из депо, β-окисление жирных кислот и образование АКоА. «Жиры сгорают в пламени углеводов». Как понимать эту известную фразу? Чтобы АКоА окислился в ЦТК, нужно, чтобы он связался с оксалоацетатом (щавелевой кислотой), который сам синтезируется из пировиноградной кислоты, продукта распада глюкозы. При недостатке глюкозы возникает дефицит оксалоацетата и невозможность включить весь АКоА в ЦТК. Избыток АКоА используется для синтеза кетоновых тел, обходного энергетического поставщика.

Знание патогенеза кетоза жвачных позволяет использовать в качестве лечебных и корректирующих препаратов пропионовую кислоту и глюкозу.

Вторичный кетоз возникает у животных и человека вследствие первичного заболевания каких-либо органов. Вторичный кетоз может быть при общем голодании, сахарном диабете, изнуряющей лихорадке, тяжелой мышечной нагрузке, патологиях печени.

Кетоацидоз достигает опасных величин при сахарном диабете, концентрация кетоновых тел при этом заболевании может доходить до 400-500 мг/дл. Кетоацидотическая кома – одна из причин смерти при сахарном диабете.

Общим в патогенезе кетоза любой этиологии является истощение запасов углеводов и усиление липолиза.. Большой поток липидного материала в виде СЖК, связанных с альбуминами, устремляется в печень. Печень подвергает конечному метаболизму остатки ХМ, ЛПНП, ЛПВП и секретирует ЛПОНП и предшественников ЛПВП. Если поступление липидов в печень превалирует над темпами сборки и секреции ЛПОНП, то длительная задержка жиров приводит к стеатозу, ожирению печени (жировой гепатоз). Содержание жира в печени тогда превышает 8-10% от массы сухого вещества. Такие же явления можно наблюдать и в других органах. Повышенное на длительное время содержание жира в тканях (за исключением жировой) называют жировой инфильтрацией. Нарушение связи жира с белком приводит к накоплению в цитоплазме гепатоцитов меньших или больших жировых капель – жировой дистрофии. Появление крупных жировых капель смещает ядро к периферии и вытесняет цитоплазматические органеллы. Это может привезти к некробиозу, а затем некрозу гепатоцитов. Активация макрофагов, осуществляющих фагоцитоз некротизированных клеток, может привезти к фиброзу, а в тяжелых случаях и к некрозу печени.

В развитии жирового гепатита выделяют два основных момента: увеличение поступления липидов и снижение их окисления, прежде всего жирных кислот. Увеличение поступления липидов в печень, как уже отмечалось, имеет место при дефиците углеводов, интенсивной физической нагрузке, сахарном диабете, то есть при усилении липолиза в жировой и мышечной ткани.. Снижение утилизации жирных кислот происходит как результат торможения их окисления. Этот механизм стеатоза является ведущим при разнообразных интоксикациях, снижающихся активность окислительных ферментов. Это могут быть интоксикации бактериальными ядами, хлороформом, мышьяком, фосфором, четыреххлористым углеродом, нитратами и др. Способствующими факторами являются гиповитаминозы, гипоксия, ацидоз, аутоиммунные процессы.

Для переноса жирных кислот и их окисления в митохондриях гепатоцитов требуется карнитин - трансмембранный митохондриальный челнок. Для сборки ЛПОНП, выносящих эндогенные жиры, требуется фосфолипиды, содержащие холин. И для карнитина, и для холина требуются метильные группы. Следовательно, все вещества, являющиеся донорами метильных групп, будут способствовать окислению жирных кислот и секреции ЛПОНП, что освобождает печень от лишнего жира. Такие вещества объединяются под условным названием «липотропные факторы». К ним, кроме карнитина и холина, относятся метионин, бетаин, витамины В6 и В12.

Способствуют более активному использованию жирных кислот фосфолипиды (например, лецитин). Их липотропные эффекты опосредуются и через диспергирующую функцию.

Учеными было также показано, что клетки выводных протоков поджелудочной железы содержат вещество, которое оказывает липотропное действие на печень. Его назвали липокаином. Пока он так и не выделен в чистом виде, но его существование до сих пор признается многими авторами.

Большинство липотропных факторов оказывает свой эффект не только в печени, но и в почках, в сердце, во всех органах и тканях, в которых происходит окисление жирных кислот и возможна жировая инфильтрация из-за снижения этого процесса.