Участие холестерина в регуляции водно-электролитного обмена

Реферат на тему:

Участие холестерина в регуляции водно-электролитного обмена

Концентрация общего холестерина в крови у контрольных животных была равна 692,96 мг/дл. На 3-й день обезвоживания общий холестерин составил 792,8 мг/дл (повысился на 14 %; Р.< 0,001), на 6-й день - 883,4 мг/дл (возрос на 27 %; Р.<0,001), на 9-й день - 854,3 мг/дл (увеличился на 23 %; Р.<0,001).

Обезвоживание животных, приведшее к гиперхолестеринемии, сопровождалось увеличением свободного холестерина на 3-и сутки до 43 мг/дл (на 26%; Р.<0,001), на 6-е сутки до 52 мг/дл (на 53 %; Р.<0,001) и на 9-е сутки до 59 мг/дл (на 73 %; Р.<0,001).

Концентрация эфиров холестерина при дефиците воды у животных не изменялась на 3-и сутки, а на 6-е составила 27 мг/дл (было на 27 % ниже исходного уровня, Р.<0,001) и на 9-е сутки - 26 мг/дл (на 26 % ниже исходного уровня; Р.<0,001).

Установлена определенная зависимость между увеличением общего холестерина в крови и уменьшением ОЦК у белых нелинейных крыс. В процессе эксперимента ОЦК на 3-й день обезвоживания снижался на 23 % (Р.<0,001) от исходного, а общий холестерин нарастал на 14 % (Р.<0,05). На 6-й день эксперимента ОЦК снизился на 42 % (Р.< 0,001), а общий холестерин повысился на 27,5 % (Р.<0,001), на 9-й день - общий холестерин в крови превышал контрольные значения на 23 % (Р.<0,05), а ОЦК оставался ниже исходного на 42 %.

Холестерин используется в организме в качестве структурного и пластического материала. Его может синтезировать любая клетка, но самым основным местом синтеза является печень. Поступает холестерин в организм вместе с пищевыми продуктами. Уровень холестерина в организме зависит от многих факторов (Лопухин Ю.М. и соавт.1983; Климов А.Н, Никульчева Н.Г. 1984; Никитин Ю.П. и соавт.,1985; Гурин В.Н., 1986).

В условиях нашего эксперимента повышение общего холестерина у крыс было относительным и обусловлено снижением объема циркулирующей плазмы, а также за счет включения компенсаторно-приспособительных механизмов, модификацией метаболизма липидов, необходимой для изменения структуры клеточных мембран.

Основной путь превращения холестерина в организме - это его эстерификация. В эфиры превращаются около 10 % общего количества холестерина, причем больше всего эфиров холестерина находится в сыворотке крови и клетках, синтезирующих стероидные гормоны. На биосинтез стероидных гормонов используется около 3 % холестерина. Основная часть холестерина (90%) выводится из организма путем превращения его в печени в желчные кислоты. Желчные кислоты необходимы для поглощения энтероцитами кишечника эсенциальных полиеновых жирных кислот (Эс-поли-ЖК) в виде мицелл.

Мицеллы - это комплекс жирной кислоты с желчной кислотой. Снижение синтеза желчных кислот приводит к алиментарному дефициту в клетках Эс-поли-ЖК. Но так как крысы на 6-е и 9-е сутки отказывались от приема пищи, то у них естественно был дефицит в клетках Эс-поли-ЖК.

Полученные величины содержания холестерина и его эфиров в контрольной серии животных соответствовали литературным данным (Гурин В.Н., 1986; Зубарева Е.В., Сеферова Р.И., 1992).

Работами отечественных ученых С.А.Георгиевой и соавт (1993), изучавших гомеостаз травматической болезни головного и спинного мозга, установлено повышение уровня холестерина и снижение лецитина в крови у этих больных.

Основной путь превращения холестерина в организме. произошло, скорее всего, за счет снижения способности печени превращать холестерин в желчные кислоты из-за дефицита АТФ. Во-первых, в печени, почках и ЖКТ дефицит энергии не может быть скомпенсирован анаэробным гликолизом и, во - вторых, отсутствие потребности организма в желчных кислотах - пища не поступает в ЖКТ.

Дефицит воды способствовал развитию в организме крыс гиповолемии и гипоксии, что привело к изменению ряда функциональных систем (почки, легкие) и регуляторных механизмов, ответственных за нормальное содержание в организме воды и электролитов.

В наших экспериментах для оценки регуляторной функции водно - электролитного обмена исследовали содержание гормона альдостерона на 3 й, 6-й и 9-й день дефицита воды. Исследования были проведены Т.Г. Мысляевой (1978).

У контрольных крыс концентрация альдостерона в сыворотке крови была равна 26422,1 пг/мл, на 3-и сутки уровень альдостерона повысился в 2,5 раза и составил 66758,3 пг/мл (Р.<0,001), на 6-й день обезвоживания - 70357 пг/мл (Р.<0,001), выше в 2,6 раза.

На 9-е сутки концентрация альдостерона в крови превысила контрольный уровень в 3,9 раза (Р.<0,001) и составила 103167,1 пг/мл.

Динамика изменений ОЦК, концентрации альдостерона и холестерина в сыворотке крови у крыс при дегидратации

Напомним, что при обезвоживании содержание эфиров холестерина снижалось к 6-му дню на 27 % (Р.<0,001), а к 9-му дню - на 26 % (Р.< 0,001).

Альдостерон относится к минералокортикоидам, его действие направлено на регуляцию процессов обмена ионов натрий-калий и натрий-водород через все клеточные мембраны. Альдостерон усиливает реабсорцию ионов натрия из содержимого дистальных отделов почечных канальцев в обмен на ионы калия или водорода. В результате в организме задерживается натрий и повышается осмотическое давление. Повышение осмотического давления плазмы крови возбуждает осморецепторы, а от них импульсы передаются в ЦНС и воспринимаются гипоталамусом, где начинает синтезироваться антидиуретический гормон (АДГ), или его еще называют вазопрессином (Рис.2).

АДГ активирует фермент аденилатциклазу в клеточной мембране, под влиянием которой в клетке образуется циклическая АМФ (цАМФ), стимулирующая внутриклеточные процессы, результатом которых является повышение проницаемости клеточных мембран.

Динамика изменений эфиров холестерина и ЛХАТв сыворотке крови у крыс при дегидратации

Важная роль отводится системе гиалуронидаза-гиалуроновой кислоты. При повышении содержания в крови ионов натрия активируется гиалуронидаза, которая деполимеризует гиалуроновую кислоту, повышая тем самым проницаемость стенок канальцев. Вода всасывается в основном в дистальном отделе почечных канальцев и возвращается в сосудистое русло. При этом уменьшается суточный диурез, что и регистрировалось у наших подопытных животных.

Так как альдостерон синтезируется в коре надпочечников из эфиров холестерина, то мы полагаем, что снижение концентрации эфиров холестерина связано с активацией процесса образования альдостерона.

Значительное повышение уровня альдостерона на 9-й день эксперимента, возможно, обусловлено еще снижением инактивации этого гормона в печени, т.к. из-за дефицита энергии снижены основные ее функции.

С обменом холестерина и его эфиров тесно связана активность фермента лецитин - холестеринацилтрансферазы (ЛХАТ). Этот фермент переносит Эс-поли-ЖК на свободный холестерин, и образуются неполярные гидрофобные липиды (эфиры холестерина). Согласно данным литературы (Климов А.Н., Никульчева Н.Г., 1999; Титов В.Н., 1992, 1995, 2000), жирная кислота из В-положения лецитина ЛПВП переносится на гидроксил холестерина, т.е. осуществляет эстерификацию холестерина в кровотоке (Рис.3).

Установлено, что свыше 90% эфиров холестерина плазмы крови человека образуется в сосудистом русле с участием фермента ЛХАТ и всего лишь 10% в стенке кишечника (Glomiset J.. Wright J., 1964; Лопухин Ю.М. и соавт.,1983; Чиркин А.А., Коневалова Н.Ю., 1987).

Активность фермента ЛХАТ в сыворотке крови у контрольных крыс составила 0,110,02 мг (мл/сутки).

Динамика изменения активности ферментов ЛХАТ (мг/мл 24 ч.) и липазы (мкмоль/мин. л) в сыворотке крови крыс при дефиците воды

При дегидратации на 3-й день активность ЛХАТ была равна 0,14 0,01 мг (мл/сутки), несколько увеличена, на 6-й день - 0,17 0,01 мг (мл/сутки) (возросла на 54 %; Р.<0,01), на 9-й день - 0,31 мг (мл/сутки) (активность повысилась на 181 %; Р.<0,001).

Полученное несоответствие между повышением активности ЛХАТ и снижением концентрации эфиров холестерина в сыворотке крови животных в условиях эксперимента мы склонны объяснить использованием эфиров холестерина в качестве субстрата для синтеза гормона альдостерона в надпочечниках.

В ряде работ приводятся интересные данные, свидетельствующие о том, что наличие гиперхолестеринемии, особенно в сочетании с гипертриглицеридемией, значительно повышает активность фермента ЛХАТ (Т.Форте,1981; Neii G., Crouse J., Furberg G.,1988), что согласуется с результатами наших исследований. В условиях дегидратации нами установлено именно увеличение общего холестерина за счет свободной формы, уровня триглицеридов и НЭЖК.

Кроме этого, на активность ЛХАТ оказывают слабый стимулирующий эффект ионы кальция (Thomson G., 1988) и альбумины (Чиркин А.А., Коневалова Н.Ю., 1987) (Табл.4).

Следует подчеркнуть, что в наших наблюдениях активация ЛХАТ-реакции сопровождалась нарастанием в крови гормона альдостерона и снижением концентрации эфиров холестерина в крови.

По мнению Eisenberg S., Oliveerona T.(1979), Ю.М. Лопухина, А.Н.Арчакова и соавт. (1983), В.Н.Титова (1995, 2000), активация ЛХАТ способствует доставке синтезированного в тканях, органах холестерина в печень. Это происходит следующим образом: ЛХАТ, взаимодействуя с ЛПВП сыворотки, эстерифицирует в них свободный холестерин.

Эти липопротеиды пополняют свои потери, забирая с клеточных мембран холестерин, эстерифицируют его и переносят в печень, где он превращается в желчные кислоты.

Отсюда следует, что ЛХАТ-реакция имеет важное значение в образовании эфиров холестерина и обмене липопротеидов в сосудистом русле, главным образом ЛПВП, ЛПНП и ЛПОНП.

Имеются и такие литературные сведения, согласно которым экстремальные состояния сопровождаются повышением активности ЛХАТ с увеличением процента арахидоновой кислоты в липопротеидах, особенно ЛПВП (Кубарко А.И.,1984), а это значит, что нарушается транспорт арахидоновой кислоты и других Эс-поли-ЖК в клетки и тем самым уменьшается жидкостность клеточных мембран. Видимо, при экстремальных состояниях повышение активности ЛХАТ сопровождается перераспределением жирных кислот в клеточных мембранах, во фракциях липопротеидов и изменением их физико-химических свойств.

По данным Ф.З.Меерсон, М.Г.Пшенникова (1988), изучавших липидный статус после тяжелой физической нагрузки в условиях дегидратации, имело место активация ПОЛ мембран с повреждением мембранных механизмов, ответственных за активное связывание ионов кальция и транспорт их против концентрационного градиента в окружающую среду.

Избыток кальция является самостоятельной причиной активации протеаз, фосфолипаз, нарушения электронно-транспортной системы митохондрий. Общая перекисная гипотеза повреждения "удовлетворительно" объясняет многие случаи гибели клеток (Бабич Л.Г. и соавт., 1994; Болдырев А.А., 1995; Дятловская Э.В, Безуглов В.В., 1998).

Одновременно в сыворотке крови белых крыс при дегидратации была изучена активность еще двух ферментов: липазы и холестеринэстеразы.

Липаза относится к ферментам эстеразам, которые катализируют реакции гидролиза сложных эфиров глицерина, особенно она активна при расщеплении триглицеридов.

У человека и животных в крови содержатся панкреатическая и слюнная липазы, а вырабатывается липаза во многих органах, поэтому удобнее говорить о липолитической активности сыворотки крови. Наиболее важной, с клинической точки зрения, является панкреатическая липаза, она увеличивается в крови при острых панкреатитах.

Наши данные позволяют говорить об увеличении уровня липолитической активности в сыворотке крови крыс во все периоды дегидратации, причем максимальный подъем активности наблюдался на 9-й день лишения животных воды. На 3-й день активность липазы была равна 133,826,15 мкмоль/ мин.л. (Р.<0,05), т.е. возросла в 2,9 раза.

На 6-й день обезвоживания липолитическая активность повысилась до 16126 мкмоль/мин.л., что в 3,5 раза превышает контрольные цифры. На 9-й день эксперимента активность липазы составила 18019,7 мкмоль/мин.л. (Р.<0,01),т.е. возросла в 3,9 раза.

Основные причины повышения липолитической активности в сыворотке крови у подопытных животных при дефиците воды обусловлены включением метаболической компенсации в органах, в том числе в поджелудочной и слюнных железах. Включение компенсаторных механизмов в ряде органов и систем в ответ на дегидратацию сопровождалось анаэробным гликолизом из-за нарушения микроциркуляции, приводило к накоплению ионов водорода и развитию ацидоза. Следствием чего явилось повышение проницаемости клеточных мембран и увеличение липолитической активности в крови.

Вторая причина повышения липолитической активности в крови связана с тем, что пища в организм крыс не поступала, и липаза оставалась невостребованной ни слюной, ни кишечником, избыточное количество ее оставалось в кровотоке.

Следует также подчеркнуть, что повышение липолитической активности на 9-й день обезвоживания, могло быть обусловлено деструкцией панкреацитов и клеток подчелюстной железы, а возможно, и полным некрозом ткани за счет нарастающей эндогенной интоксикации и срыва компенсаторных механизмов.

Наряду с этим изучалась гидролитическая холестеринэстеразная активность в сыворотке крови крыс. Нами выявлено, что лишь у 11 из 29 подопытных животных активность холестеринэстеразы составила 0,09 0,02 ммоль/ (л.ч.), т.е. практически при обезвоживании у крыс холестеринэстеразная активность в сыворотке крови не определялась.

Итак, необходимо отметить, что для снижения энергетического дефицита в организме крыс в условиях гиповолемии включились компенсаторно - приспособительные механизмы, при этом повысилась липолитическая активность сыворотки крови, возросла концентрация НЭЖК, а также увеличилась активность фермента ЛХАТ, необходимого для эстерификации холестерина. Большая часть эфиров холестерина использовалась в качестве субстрата для синтеза гормона альдостерона. Гормон альдостерон способствовал реабсорбции ионов Na⁺, за счет чего повышалось осмотическое давление в кровотоке и выделялся гормон АДГ клетками задней доли гипофиза.

АДГ усиливал обратное всасывание воды из почечных канальцев обезвоженных крыс и тем самым восстанавливал ОЦП.

Транспортные формы липидов у белых нелинейных крыс при некомпенсированном обезвоживании

Упаковав липиды (триглицериды, свободный холестерин, эфиры холестерина и НЭЖК) в белково-фосфолипидную оболочку, природа решила проблему транспорта жиров по всему организму, т.е. доставку энергетического и пластического материала ко всем органам и системам.

Основными транспортными формами в сосудистом русле являются липопротеиды низкой плотности (ЛПНП), липопротеиды высокой плотности (ЛПВП) и липопротеиды очень низкой плотности (ЛПОНП). Согласно устоявшимся представлениям, ЛПНП доставляют к клеткам холестерин, а ЛПВП выносят его, осуществляя реверсивный транспорт холестерина, ЛПОНП транспортируют в основном триглицериды.

Однако эти представления не совсем согласуются с современной информацией (В.Н.Титов, 2000), согласно которой липопротеидам отводится в основном транспортная роль - доставка к органам и тканям полиеновых (Эс-поли-ЖК) и насыщенных жирных кислот (НЭЖК). ЛПОНП выполняют две последовательные функции: обеспечивают пассивное поглощение клетками жирных ненасыщенных кислот, активное - полиеновых жирных кислот.

Основная функция ЛПВП заключается в переносе к клеткам Эс-поли - ЖК. При этом более ненасыщенная Эс-поли-ЖК переходит из фосфолипидов ЛПВП в фосфолипиды клеточной мембраны, а менее жирная ненасыщенная кислота - из фосфолипидов мембраны в фосфолипиды ЛПВП.

В результате переэстерификации содержание Эс-поли-ЖК в фосфолипидах ЛПВП уменьшается и в силу этого увеличивается их способность связывать холестерин, который сходит с мембран клеток в плазму крови.

Динамика изменения липопротеидов сыворотки крови крыс при дегидратации

Количество холестерина, которое могут связать ЛПВП, определяется соотношением в них ХЛ/ФЛ и качественным составом фосфолипидов.

В процессе эволюции у человека и высших приматов появилась еще одна транспортная форма Эс-поли-ЖК - это ЛПНП, которые могли уже доставлять клеткам эти кислоты путем апо-В-рецепторного эндоцитоза.

Рецепторным путем клетки поглощают только неполярные липиды, т.е. эфиры холестерина, а затем экскретируют весь холестерин, который освобождается из неполярных эфиров холестерина.

Транспортные формы мы оценивали на основании определения суммарной фракции ЛПНП + ЛПОНП.

В условиях нашего эксперимента на протяжении 3, 6 и 9 дней дефицита воды у подопытных животных установили увеличение суммарной фракции ЛПНП + ЛПОНП за счет общего холестерина и триглицеридов (Табл.5).

Главным местом синтеза липопротеидов (ЛПВП и ЛПОНП) являются печень и кишечник. Отсюда основными транспортными формами, активно секретирующимися печенью, являются ЛПОНП и ЛПВП. В связи с развившимся в организме животных водным дефицитом, а с ним и энергетическим, в печени повысился синтез эндогенных триглицеридов из поступающих жирных кислот. Триглицериды упаковываются в подобные комплексы и экскретируются в сосудистое русло в виде транспортных форм ЛПОНП и ЛПНП.

В последнее время было доказано, что в образовании и катаболизме ЛПНП и ЛПОНП принимает участие фермент ЛХАТ (Лопухин Ю.М. и соавт., 1983; Чиркин А.А., Коневалова Н.Ю.,1987).

Повышение активности ЛХАТ в условиях дефицита воды сопровождалось значительным увеличением транспортных форм ЛПНП и ЛПОНП. Но в процесс трансэстерификации ЛПОНП почти не вступали, поскольку активность ЛХАТ проявляется только в присутствии АРО-А-1 (ЛПВП) (Janani M., Zasko A., 1981).

Видимо, из ЛПНП и ЛПОНП при обезвоживании организма крыс, ЛХАТ использует фракцию свободного холестерина для эстерификации на уровне сосудистого русла.

В работе Т.Форте (1981) сообщается, что при состояниях, сопровождающихся дисфункцией печени, из плазмы крови выделяют ЛПВП необычной структуры. В них повышенное содержание апо-белка-Е и больше триглицеридов, чем в нормальных ЛПВП. О том, что ЛПВП могут играть роль во внутрисосудистом обмене триглицеридов сообщает В.Shohet (1980), В.Н. Титов (2000).

Видимо, в процесс эстерификации в сосудистом русле включаются такие транспортные формы, как ЛПНП и ЛПОНП, используя w-9-поли-ЖК. Более полиеновые w-6-поли-ЖК (линолевая и арахидоновая), и особенно w поли-ЖК (б-линоленовая и эйкозопентаеновая) для всех организмов являются эссенциальными и могут поступать в организм только с растительными маслами и рыбьим жиром (В.Н.Титов, 2000).

Развившаяся на третий день обезвоживания гиперлипидемия обусловлена увеличением липопротеидов ЛПНП и ЛПОНП, относится к разряду транспортных и связана с усилением липолитических процессов в адипоцитах жировой ткани, синтезом триглицеридов и холестерина в ткани печени.

Липопротеидемия у экспериментальных животных на 6-е и 9-е сутки дефицита воды была вызвана образованием в печени ЛПОНП и секретированием их в кровоток, где под действием постгепариновой липопротеидлипазы из ЛПОНП образуется ЛПНП и фракция альбумины-НЭЖК. Липолитическая активность в крови у крыс на 6-е сутки возросла на 24 % (Р.<0,001), а на 9-е на 28 % (Р.<0,001) по сравнению с липолитической активностью у контрольных животных.

ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ

АСТ - аспартатаминотрансфераза

АЛТ - аланинаминотрансфераза

Апо-А-1 - апопротеид А-1

Апо-В48 - апопротеид В48

Апо-В100 - апопротеид В100

Апо-Е - апопротеид Е

АФК - активные формы кислорода

АХАТ - ацил - КоА - холестерин-трансфераза

БПЭХ - белок, переносящий эфиры холестерина

ЛПВП, б - ЛП - липопротеиды высокой плотности

ЛПНП, - ЛП - липопротеиды низкой плотности

КРИ - креатинин-ростовый индекс

ЛП - липопротеиды

ЛПОНП, Пре--ЛП - лиопротеиды очень низкой плотности

ЛППП - липопротеиды промежуточной плотности

ЛПЛ - липопротеидлипаза

ЛПК - локальный печеночный кровоток

ЛФК - лизофосфатидилхолин

ЛХАТ - лецитин-холестерин-ацилтрансфераза

Моно - ЭХ - моноеновые эфиры холестерина

НЭЖК - неэстерифицированные жирные кислоты

ПГФ - полиглицерофосфатиды

ПОЛ - перекисное окисление липидов

СМ - сфингомиелин

ТГ - триглицериды

ТХА-2 - тромбоксан А-2

TNF - тумор некротический фактор

ФЛ - фосфолипиды

ФС - фосфатидилсерин

ФХ - фосфатидилхолин

ФЭА - фосфатидилэтаноламин

ХЛ - холестерин

ХМ - хиломикроны

ЭС-поли-ЖК - эсcенциальные полиеновые жирные кислоты

EDRF - эндогенный фактор релаксации

FNO - фактор некроза опухолей

FAT - фактор активации тромбоцитов

NO - оксид азота

PG - простагландины

12-НЕРТЕ - гидроксиэйкозотетраеновая кислота

Литература

Жданов Г.Г., Соколов И.М. Метаболизм адениловых нуклеотидов при остром инфаркте миокарда и инициация свободнорадикального окисления. // Анестезиология и реаниматология.-1996. -N 3. -С.25.

Захарова Н.Б., Титова Г.П. Ультраструктура эритроцитов со сниженными текучими свойствами и их роль в развитии микроциркуляторных расстройств при экстремальных состояниях. // Пат.физиология. 1992.-N 2.-С.-50-52.

Зилва Дж. Ф., Пеннел П.Р. Клиническая химия в диагностике и лечении. - М.: Медицина, -1988. -С.240

Зильбер А.П. Клиническая физиология в анестезиологии и реаниматологии. - М.: Медицина, -1984. -С.49.

Зубарева Е.В., Сеферова Р.И. Изменение липидного состава тканей крыс при гиперемии разной степени. //Вопросы мед. химии. -1992. -N 3. -C. 50.

Есипова И.К. Легкое в патологии. - Новосибирск, -1979. -С.123 -129.

Иванов И.В., Гроза Н.В., Мягкова Т.И. Цитохром Р-450 - зависимый метаболизм арахидоновой кислоты // Биохимия.-1999. - Том 64. -вып. 7.- С.- 869-862.

Инжеваткин Е.В., Савченко А.А., Альбрант А.И. и др. Исследование метаболических изменений печени крыс в динамике восстановительного периода после гипертермического воздействия. // Вопросы мед. химии.-2000.-Т. 46.-С.135-142.

Калмыкова Ю.А., Бубнова В.И., Свечникова Л.В. и др. Мембраны эритроцитов и антиоксидантная обеспеченность при экспериментальном остром панкреатите. // Пат. физиология. 1992. -N 3. -С. -27-29.

Калуев А.Б. // Биохимия. 1996. -Т. 61. -Вып. 5. -С.-939-941.