Локализация и условия переваривания липидов
Переваривание липидов у человека начинается только в полости тонкой кишки. В ротовой полости и желудке гидролиз жиров практически не происходит, поскольку отсутствуют условия для работы липолитических ферментов: липиды нерастворимы в воде, а среда желудка кислая. В тонкой кишке создаются два ключевых условия — щелочной pH и эмульгирование жиров.
Щелочная среда поддерживается за счёт бикарбонат-ионов, секретируемых поджелудочной железой. Бикарбонаты нейтрализуют поступающие из желудка протоны по реакции: H⁺ + HCO₃⁻ → H₂CO₃ → H₂O + CO₂. Углекислый газ удаляется, а pH среды смещается в щелочную сторону, оптимальную для панкреатических ферментов.
Эмульгирование жиров желчными кислотами
Печень синтезирует и выделяет в составе желчи желчные кислоты и их соли, которые поступают в двенадцатиперстную кишку. Желчные кислоты выполняют несколько функций:
- эмульгируют пищевые жиры, дробя их на мелкие капли и многократно увеличивая площадь контакта с ферментом;
- активируют колипазу — белковый кофактор панкреатической липазы;
- входят в состав смешанных мицелл, обеспечивающих транспорт продуктов гидролиза к энтероцитам.
Без эмульгирования эффективность липолиза резко падает, так как липаза способна работать только на границе раздела фаз вода–жир.
Действие панкреатической липазы
Главный фермент гидролиза пищевых триацилглицеролов — панкреатическая липаза. Для проявления активности ей необходимы щелочной pH и связывание с колипазой, которая закрепляет фермент на поверхности эмульсионной капли и предотвращает его ингибирование желчными кислотами.
Панкреатическая липаза избирательно гидролизует сложноэфирные связи в положениях 1 и 3 молекулы триацилглицерола, не затрагивая связь во 2-м положении. В результате образуются:
- 2-моноацилглицерол (β-моноацилглицерол) — основной продукт;
- две свободные жирные кислоты;
- в качестве промежуточного продукта — диацилглицерол.
Образование смешанных мицелл
Продукты гидролиза вместе с желчными кислотами самопроизвольно формируют смешанные мицеллы — водорастворимые надмолекулярные структуры. В состав смешанной мицеллы входят:
- 2-моноацилглицеролы и свободные жирные кислоты;
- желчные кислоты как поверхностно-активные компоненты;
- холестерол;
- жирорастворимые витамины — A, D, E, K.
Биологическая роль жирорастворимых витаминов: A — компонент зрительного пигмента, D — регулятор обмена кальция и фосфора, E — антиоксидант, ингибирующий перекисное окисление липидов, K — кофактор γ-карбоксилирования факторов свёртывания крови.
Смешанные мицеллы доставляют гидрофобные компоненты к щёточной кайме энтероцитов, где распадаются, и липидные молекулы поступают внутрь клеток. Желчные кислоты в основном всасываются в подвздошной кишке и возвращаются в печень в составе энтерогепатической циркуляции.
Активация жирных кислот в энтероцитах
Перед использованием в биосинтезе жирные кислоты подвергаются обязательной активации. Реакция катализируется ферментом ацил-КоА-синтетазой и сопряжена с расщеплением двух макроэргических связей АТФ (АТФ → АМФ + PPi):
R–COOH + HS-КоА + АТФ → R–CO~S-КоА (ацил-КоА) + АМФ + PPi
Образующаяся тиоэфирная связь между остатком жирной кислоты и коферментом А является макроэргической и обеспечивает энергию последующих реакций ацилирования.
Ресинтез триацилглицеролов и образование хиломикронов
В энтероцитах из всосавшихся компонентов происходит ресинтез жира. К молекуле 2-моноацилглицерола последовательно присоединяются два остатка ацил-КоА с отщеплением свободного HS-КоА; в итоге образуется триацилглицерол.
Принципиально, что ресинтезированные триацилглицеролы по жирнокислотному составу отличаются от пищевых: в их состав включаются жирные кислоты, характерные для организма человека. Таким образом происходит «адаптация» пищевых жиров к собственному метаболизму.
Ресинтезированные триацилглицеролы вместе с холестеролом, фосфолипидами и апопротеинами упаковываются в хиломикроны — крупные транспортные липопротеины. Хиломикроны секретируются в лимфу, далее через грудной лимфатический проток поступают в кровоток и доставляют экзогенные липиды к тканям.
Ключевые моменты
- Переваривание липидов локализовано в тонкой кишке и требует щелочного pH, поддерживаемого бикарбонатами поджелудочной железы.
- Желчные кислоты эмульгируют жиры, активируют колипазу и формируют смешанные мицеллы.
- Панкреатическая липаза в комплексе с колипазой гидролизует связи в 1 и 3 положениях триацилглицерола с образованием 2-моноацилглицерола и двух жирных кислот.
- В составе смешанных мицелл всасываются также холестерол и жирорастворимые витамины A, D, E, K.
- Активация жирных кислот катализируется ацил-КоА-синтетазой с затратой двух макроэргических связей АТФ.
- Ресинтезированные в энтероцитах триацилглицеролы по составу отличаются от пищевых.
- Транспорт экзогенных липидов от кишечника к тканям осуществляется хиломикронами через лимфатическую систему.