ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЖИРОВОГО И УГЛЕВОДНОГО ОБМЕНА

Конвергенция путей жирового и углеводного обмена на общем интермедиате (ацетил-СоА) и влиянии интермедиатов одного процесса на ферментативные реакции другого обусловливают раз­нообразие регуляторных взаимоотношений между метаболизмом жиров и углеводов. Эти взаимоотношения наиболее ярко иллюст­рируются, во-первых, влиянием повышенной утилизации углево­дов на жировой обмен и, во-вторых, влиянием повышенной ути­лизации жира на углеводный обмен. Наблюдаемые взаимодейст­вия суммированы в табл. 10—2.

При увеличении снабжения углеводами (например, после при­ема содержащей углеводы пищи) и стимуляции использования

Таблица 10—2. Взаимоотношения между жировым и углеводным обменом

глюкозы меняется жировой обмен в отношении липолиза, синтеза жирных кислот и кетогенеза. Усиление поглощения глюкозы спо­собствует снижению высвобождения жирных кислот из жировой ткани за счет увеличения количества глицерин-3-фосфата. Этот интермедиат, образующийся в процессе гликолиза, обеспечивает реэстерификацию СЖК с образованием триглицеридов. Кроме того, повышение уровня глюкозы в крови стимулирует секрецию инсулина, наиболее мощного ингибитора гормончувствительной липазы в жировой ткани. Таким образом, антилиполитическое действие углеводов опосредуется как самим субстратом, так и гормоном.

Утилизация углеводов способствует также синтезу длинноце­почечных жирных кислот. При приеме с пищей углеводов уве­личивается активность ацетил-СоА-карбоксилазы, катализирую­щей ограничивающий скорость этап этого процесса. Этот эффект опосредуется гормональными изменениями (повышение уровня инсулина), равно как и субстратными изменениями—повышени­ем уровня цитрата, активатора фермента, и уменьшением содер­жания СЖК, ингибирующих фермент. Утилизация глюкозы по пентозному пути обеспечивает процесс и НАДФ•Н, необходимым для биосинтеза жира.

Утилизация углеводов резко тормозит и кетогенез. Этот эф­фект опосредуется угнетением липолиза, что снижает уровень жирных кислот для окисления в печени. Кроме того, повышение синтеза жира увеличивает содержание малонил-СоА, ингибирую­щего ацилкарнитинтрансферазу I. Гормональные изменения, со­провождающие утилизацию углеводов (повышение уровня ин­сулина, снижение уровня глюкагона), также уменьшают коли­чество свободного карнитина, необходимого для транспорта жирного ацильного производного через митохондриальную мем­брану.

При повышении утилизации жира, что происходит при огра­ничении поступающих с пищей углеводов, при полном голодании и диабете, наблюдаются изменения как в продукции, так и в утилизации глюкозы. Повышенную утилизацию жира и кетогенез обычно сопровождает усиление глюконеогенеза. Механизм, с по­мощью которого окисление жира стимулирует глюконеогенез, заключается, вероятно, в том, что ацетил-СоА аллостерически ак­тивирует пируваткарбоксилазу, катализирующую первую стадию глюконеогенеза (см. рис. 10—4). Таким образом, хотя жирные кислоты (если не считать относительно редко встречающиеся производные с нечетным числом углеродных атомов) не могут обеспечить поставку углеродных скелетов для синтеза глюкозы, но их окисление за счет активации фермента все же повышает глюконеогенез.

Увеличение окисления жира сопровождается также торможе­нием синтеза жира из образуемого из глюкозы (или из жирных кислот) ацетил-СоА. Высокий уровень СЖК и гормональные из­менения (уменьшение секреции инсулина), сопровождающие сни­жение уровня углеводов, понижают активность ацетил-СоА-кар­боксилазы.

В исследованиях на перфузируемом сердце крысы наблюдали также ингибиторный эффект СЖК на утилизацию глюкозы по гликолитическому и аэробному пути. Утилизация глюкозы тор­мозилась на стадиях, катализируемых фосфофруктокиназой (огра­ничивающий скорость фермент гликолиза) и пируватдегидрогена­зой — ферментом, необходимым для образования ацетил-СоА из пирувата. Эти взаимоотношения получили название цикла глюкоза — жирные кислоты, подразумевающее, что повы­шение уровня СЖК в крови препятствует окислению глюкозы [18]. Не совсем ясно, реализуются ли эти взаимоотношения в скелетной мышце человека in vivo. Например, при физической нагрузке усиление утилизации глюкозы происходит на фоне по­вышения уровня СЖК в крови и ускорения окисления жира со­кращающимися мышцами. Тем не менее реципрокные отношения между окислением жира и глюкозы все же могут ограничивать утилизацию последней при физической нагрузке.