Состав, строение и классификация, физиологическая роль липопротеинов крови

Липопротеи́ны (липопротеиды) — класс сложных белков, простетическая группа которых представлена каким-либо липидом. Так, в составе липопротеинов могут быть свободные жирные кислоты, нейтральные жиры, фосфолипиды, холестериды.

Липопротеины представляют собой комплексы, состоящие из белков (аполипопротеинов; сокращенно — апо-ЛП) и липидов, связь между которыми осуществляется посредством гидрофобных и электростатических взаимодействий.

Липопротеины подразделяют на свободные, или растворимые в  воде (липопротеины плазмы крови, молока и др.), и нерастворимые, т. н. структурные (липопротеины мембран клетки, миелиновой оболочки нервных волокон, хлоропластов растений).

Среди свободных липопротеинов (они занимают ключевое положение  в транспорте и метаболизме липидов) наиболее изучены липопротеины плазмы крови, которые классифицируют по их плотности. Чем выше содержание в  них липидов, тем ниже плотность липопротеинов. Различают липопротеины очень низкой плотности (ЛПОНП), низкой плотности (ЛПНП), высокой плотности (ЛПВП) и хиломикроны. Каждая группа липопротеинов очень неоднородна по размерам частиц (наиболее крупные —хиломикроны) и содержанию в ней апо-липопротеинов. Все группы липопротеинов плазмы содержат полярные и неполярные липиды в разных соотношениях.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Виды липопротеинов

Вид	Размеры	Функция
Липопротеины  высокой плотности (ЛПВП)	8-11 нм	Транспорт холестерина  от периферийных тканей к печени
Липопротеины  низкой плотности (ЛПНП)	18-26 нм	Транспорт холестерина, триацилглицеридов и фосфолипидов от печени к периферийным тканям
Липопротеины  промежуточной (средней) плотности  ЛППП (ЛПСП)	25-35 нм	Транспорт холестерина, триацилглицеридов и фосфолипидов от печени к периферийным тканям
Липопротеины  очень низкой плотности (ЛПОНП)	30-80 нм	Транспорт холестерина, триацилглицеридов и фосфолипидов от печени к периферийным тканям
Хиломикроны	75-1200 нм	Транспорт холестерина  и жирных кислот, поступающих с  пищей, из кишечника в периферические ткани и печень

 

Нековалентная связь в липопротеинах между  белками и липидами имеет важное биологическое значение. Она обусловливает возможность свободного обмена липидов и модуляцию свойств липопротеинов в организме.

Липопротеины  являются:

• структурными элементами мембран клеток животных организмов;
• транспортными белками, транспортирующими холестерин и другие стероиды, фосфолипиды и др.

 

Метаболизм  липопротеинов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Хиломикроны образуются в лимфатической системе ворсинок кишечника. Они переносят до половины всех триацилглицеролов и холестерина  лимфы. Новосинтезированные хиломикроны  содержат интегральный белок В-48. Апопротеин В встраивается в липопротеины в гЭПР, где синтезируются триацилглицеролы. В аппарате Гольджи к белкам добавляются углеводы. Они высвобождаются из клеток кишечника обратным пиноцитозом. После этого хиломикроны поступают в лимфатические сосуды ворсинок и уносятся лимфой. Попадая в кровоток, они получают апопротеины С и Е от ЛВП. На стенках капилляров находится липопротеинлипаза (ЛПЛ) (прикрепляется к ним протеогликановыми цепями гепарансульфата). В печени также есть своя липаза, но она менее эффективно атакует хиломикроны. Апопротеин С2 активирует липопротеинлипазу, которая расщепляет триглицериды хиломикрона до ди- и моноглицеридов, а затем — до свободной жирной кислоты и глицерола. Жирные кислоты транспортируются в мышечные и жировые ткани или связываются с альбумином в крови. По мере липолиза хиломикроны теряют большинство своих триацилглицеролов, относительное содержание холестерина и его эфиров увеличивается. Диаметр остатка хиломикрона уменьшается. Апопротеин С2 возвращается на ЛВП, апопротеин Е сохраняется. Остатки хиломикронов поглощаются печенью. Поглощение осуществляется через рецепторный эндоцитоз, с помощью рецепторов апопротеина Е. В печени эфиры холестерина и триацилглицеролы окончательно гидролизуются.

ЛПОНП переносят триацилглицеролы, а также фосфолипиды, холестерин и его эфиры из печени в другие ткани. Метаболизм ЛПОНП похож на метаболизм хиломикронов. Интегральным белком их является другой апопротеин В, В-100. ЛПОНП высвобождаются из клеток печени обратным пиноцитозом, после чего через слой эпителиальных клеток поступают в капилляры печени. В крови на них переносятся апопротеины С2 и Е с ЛПВП. Триацилглицеролы ЛПОНП, как в случае с хиломикронами, расщепляются при активации ЛПЛ с помощью апопротеина С2, свободные жирные кислоты поступают в ткани. По мере расщепления триацилглицеролов диаметр ЛПОНП уменьшается, и они превращаются в ЛППП. Эфир-холестерин-переносящий белок (апопротеин D в составе ЛВП) переносит на ЛПОНП эфиры холестерина от ЛПВП в обмен на фосфолипиды и триглицериды.

Половина ЛПП  поглощается печенью с помощью  рецепторного эндоцитоза через рецепторы апопротеина Е и B-100. Триацилглицериды ЛППП гидролизуются печёночной липазой. Апопротеины С2 и Е возвращаются на ЛПВП. частица превращается в ЛПНП. Относительное содержание холестерина в ЛНП значительно увеличивается, диаметр частицы сокращается. (Они также переносят триглицериды, каротиноиды, витамин Е и др.) ЛНП поглощаются клетками печени (70%) и внепечёночных тканей с помощью рецепторного эндоцитоза. Однако лигандом теперь, в основном, служит белок В-100. Рецептор называется «рецептором ЛПНП».

ЛПВП обеспечивают обратный транспорт холестерина  из внепечёночных тканей к печени. ЛПВП синтезируются в печени. В  новообразованных ЛПВП содержатся апопротеины  А1 и А2. Апопротеин А1 синтезируется  также в кишечнике, где входит в состав хиломикронов, но при липолизе в крови быстро переносятся на ЛПВП. Апопротеин С синтезируется в печени, выделяется в кровоток и уже в кровотоке переносится на ЛПВП. Новообразованный ЛПВП похож на диск: фосфолипидный бислой, включающий свободный холестерин и апопротеин. Апопротеин А1 — активатор фермента лецитинхолестеринацилтрансферазы (ЛХАТ). Этот фермент связан с поверхностью ЛВП в плазме крови. ЛХАТ катализирует реакцию между фосфолипидом ЛПВП и свободным холестерином частицы. При этом образуются эфиры холестерина и лизолецитин. Неполярные эфиры холестерина перемещаются внутрь частицы, освобождая место на поверхности для захвата нового холестерина, лизолецитин — на альбумин крови. Неполярное ядро раздвигает бислой, ЛПВП приобретает сферическую форму. Этерифицированный холестерин переносится с ЛПВП на ЛПОНП, ЛПНП и хиломикроны специальным белком ЛПВП — переносчиком эфиров холестерола (апопротеин D), в обмен на фосфолипиды и триглицериды. ЛПВП поглощается клетками печени с помощью рецепторного эндоцитоза через рецептор апопротеина Е.

Специфичности рецепторов апопротеинов Е и В-100 частично пересекаются. Они находятся  на поверхности мембран клеток в  клатриновой кавеоле. При соединении с лигандами кавеола замыкается в везикулу и липопротеин эндоцитируется. В лизосомах эфиры холестерина гидролизуются и холестерин поступает в клетку.

 

 

 

 

 

 

 

 

Процесс синтеза  жира в энтероцитах из компонентов  мицелл — ресинтез жира. В процессе ресинтеза происходит образование  жиров, близких по составу к жирам  организма. Затем из ресинтезированного жира, других липидов и апобелков формируются липопротеиновые частицы — хиломикроны.

 

Хиломикрон  построен так же, как и остальные  липопротеины. Это небольшая жировая  капля: в центре ее находятся триацилглицерины, являющиеся преобладающим компонентом частицы и составляющие 80% массы хиломикрона. По периферии располагаются слои фосфолипидов (8% массы) и слои апобелков (2% массы), два из которых — А и В48 синтезируются на рибосомах энтероцита, которые чередуются. Остальные 10% массы приходятся на холестерин и его эфиры. Поверхность хиломикрона гидрофильна: гидрофильные части белков и фосфолипидов находятся на поверхности частицы.

 

Размеры хиломикрона  настолько велики, что он не может  пройти через поры в стенках кровеносных  капилляров путем экзоцитоза. Поэтому путем экзоцитоза хиломикроны поступают в лимфу, а через нее попадают в большой круг кровообращения, минуя печень. После употребления в пищу жира в крови отмечается повышенное содержание хиломикронов. В кровеносном русле происходит перенос на хиломикроны еще 2 апобелков: «С» и «Е». Стенки капилляров жировой, мышечной и других клеток, а также мембраны таких клеток содержат фермент — липопротеинлипазу. Он гидролизует триацилглицерины хиломикрона. АпоС — мощный активатор липопротеинлипазы. После этого взаимодействия количество триацилглицеринов в хиломикроне снижается, он теряет апобелок «С», а апоЕ при этом становится хорошим лигандом для рецепторов печени. Масса хиломикрона уменьшается, конформация изменяется, и он превращается в «остаточный хиломикрон». Остаточный хиломикрон взаимодействует с рецепторами печени и поглощается гепатоцитами путем эндоцитоза. Печень в составе остаточного хиломикрона получает пищевой (экзогенный) холестерин.

 

Функции хиломикронов:

 

1) доставка пищевого (экзогенного) жира из кишечника в другие ткани (главным образом в жировую ткань);

 

2) транспорт  экзогенного холестерина из кишечника  в печень.

 

Хиломикроны —  транспортная форма экзогенного  жира и экзогенного холестерина. В жировой ткани из продуктов  гидролиза триацилглицеринов снова происходит ресинтез жира (второй), и он депонируется там, пока не будет востребован.

Литература

1. www.humuk.ru.
2. Кольман Я., Рём К.-Г., «Наглядная биохимия», пер.с нем., М., «Мир», 2009.
3. Марри Р., Греннер Д., Мейес П., Родуэлл В. «Биохимия человека», в 2 т. М., «Мир», 2003.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПЛАН:

1. Состав, строение и классификация, физиологическая роль липопротеинов  крови.
2. Образование хиломикронов и транспорт жиров.
3. Биохимия атеросклероза.
4. Нарушение обмена холестерина.